毕业设计_核壳型聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的合成及性能研究.doc文档63页精品范文

丙烯酸酯乳液具有机械强度高耐老化耐光不变黄耐水性好等优点，但因其自由基聚合，多种单体在分子链上排列为无规结构，存在耐有机溶剂性坚韧性耐磨性耐化学品差高温发粘低温发脆等缺点。

而聚氨酯结构具有优异的耐寒性温度适应性弹性耐有机溶剂等，但却有耐水性保光性自增稠性等方面的缺陷。

和在性质上有定的互补作用，促成聚氨酯和聚丙烯酸酯二者的有机结合的新型乳液已成为国内外的研究热点。

本论文从粒子设计的思路入手，采用种子半连续法合成了具有明显核壳结构的复合乳液，系统研究了的用量及加料方式单体的选择核壳单体的比例引发剂用量乳化剂的配比及用量功能性单体的用量壳层单体的加料方式反应温度值等因素对乳液及涂膜性能的影响。

得出在壳层单体采用预乳化半连续加料法核壳单体比为质量比用量为引发剂用量为乳化剂用量为聚合温度为等条件下可制得较高固含量以上和较低粘度的乳液壳层中的含量对涂膜的耐水性和附着力有较大影响，用量占单体总量的。

乳液在室温就有较好的成膜性，涂膜光亮透明，抗回粘性好，附着力达级且室温放置个月以上没有明显的分层，表明乳液的稳定性好。

论文最后通过正交实验对乳液配方进行了优化，寻找到优化涂膜耐水性的乳液配方。

检测表明复合乳液具有优良的耐水性较低的成膜温度较强的附着力。

通过透射电镜差示扫描量热分析红外光谱粒径分析等多种手段对乳液中粒子的形态结构进行了表征。

结果表明核壳粒子大小均匀，粒径明显大于核层粒子的粒径，证明了核壳结构的存在。

关键词聚氨酯，丙烯酸酯，核壳结构，复合乳液，耐水性重庆大学硕士学位论文英文摘要，重庆大学硕士学位论文英文摘要重庆大学硕士学位论文绪论绪论近年，在高分子材料的性能功能多元化方面的研究盛行。

作为制备高分子材料的重要手段之的乳液聚合，也从组分和粒子结构的单型向复合型转变，制备多种聚合物成分共有及特殊粒子结构的聚合物乳液。

目前大部分聚氨酯涂料，含有大量有毒性的有机溶剂，在使用过程中会对环境造成污染。

随着对环保问题的重视，各国普遍制定了限制有机化合物排放量的规定，溶剂型聚氨酯涂料的应用受到了限制。

水性涂料作为种对环境无污染的绿色涂料，近期得到迅速发展。

水性聚氨酯具有良好的性能，如优良的耐寒性弹性以及软硬度受温度影响较小等优点，在涂料胶粘剂和油墨等领域已逐步得到应用。

但水性聚氨酯涂膜耐水性不好，机械强度不及丙烯酸酯涂料。

丙烯酸酯涂料的涂膜虽然具有机械强度高耐老化耐磨性和耐水性好等优点，但存在高温时粘稠低温时变脆的缺点。

将水性丙烯酸酯和聚氨酯复合，能够克服各自的缺点，做到扬长避短，使涂膜性能得到明显的改善。

复合乳液通过核壳互穿网络等手段，将聚氨酯引入丙烯酸酯乳液中，得到不同形态的非均相乳液，从而赋予核壳及相区的不同功能，得到般无规共聚物机械共混物难以具有的优异性能。

在高分子材料领域，将不同结构不同性能的高分子通过定手段复合制备出具有核壳结构的聚合物粒子，使之优势互补，可以得到性能更为优异的产品。

与聚合物的无规共聚或简单共混相比，核壳聚合物具有些可贵的优点即在相同原料组成的情况下，乳胶粒的核壳结构化可以显著提高聚合物的耐磨耐水耐候抗张强度抗冲强度和粘接强度，改善透明性，并可显著降低成膜温度。

因此，核壳聚合技术已广泛应用于塑料涂料胶粘剂生物技术等领域国内外研究现状聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的研究现状最初的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液多是以溶剂型为主，随着各国环保法规的确立和环保意识的增强，溶剂型的使用愈来愈受到限制。

因此，开发低污染环保型的水性复合乳液已成为发展的主流。

以聚氨酯和聚丙烯酸酯为基料，并以水为介质的这类乳液，在高性能的前提下，具有不燃无毒不污染环境的优点，因此被誉为第三代水性。

国外丙烯酸酯聚氨酯复合乳液的研究始于八十年代初。

近十年来，国外对复合乳液进行了较多的研究，如美国，德国，日本等关于复合乳液，有许多专利报道，且在涂料，粘合剂，木材加工，建筑行业，织物涂饰等领域的应用重庆大学硕士学位论文绪论不断扩大。

目前，已有复合乳液上市，如奥维斯公司的系列复合乳液，空气化学产品公司的系列复合乳液。

但到目前为止，对复合乳液的研究大多集中在合成工艺及产品性能的表征上，对其结构与性能配方组成等相互关系的研究报道很少。

为了提高聚氨酯乳液的稳定性，般都引入定量的亲水性基团，因此乳液耐水性能较溶剂型树脂低。

通常采用多种化学结构复合的方式来提高水基乳液达到与溶剂型树脂同样的功效。

种子乳液聚合和是经常被用来制备复合结构水性乳液的方法。

在水性聚氨酯分散液中直接进行丙烯酸单体的聚合是制备聚氨酯丙烯酸酯复合乳液最常用的方法。

由于通过缩聚反应制得而丙烯酸脂由共聚反应制得，所以两个大分子链间很难形成直接的化学作用。

和首先提出即时共聚法，即丙烯酸酯的共聚和聚氨酯缩聚同时进行。

另外，也有人将和丙烯酸酯形成的复合乳液进行后期交联，形成结构。

在复合粒子中缠绕在起的大分子链主要通过分子间的作用力，达到分子水平的相容。

将复合乳液与共混乳液进行较为仔细的研究发现，复合体系由于达到分子水平的均性，所以只出现个玻璃化温度。

而共混体系由于低的相溶性出现两个较为明显的趋于接近玻璃化转变温度。

同时，在谱图中共混体系出现两个明显的分子量分布，而复合体系分子量及分布主要受丙烯酸酯比例的影响。

复合体系中由于丙烯酸在粒子中增长，所以随着丙烯酸比例的增大，粒径增大。

在共混体系中粒子主要为双分布形式。

另外，等人将丙烯酸酯乳液和分散液共混后，加入交联剂，使两者形成型结构，发现两者的相分离程度明显较直接共混的体系要低。

自年首次提出互穿聚合物网络概念以来，已成为高分子材料科学中发展的新领域。

互穿聚合物网络，是种多相组分的独特的聚合物合金，其组成至少有类为交联结构，在分子水平上达到强迫互溶和分子协同的效果。

通过技术可使聚氨酯与丙烯酸酯这两种组分在材料中各自分别形成微相区，微相区彼此界面上存在着三维的机械缠结。

由于有微相分离及机械缠结的存在，使得改性材料的相关性能与共混复合物相比有了明显的提高。

过渡区的结构对共混物的性能特别是力学性能有着决定性的影响。

目前国内多用种子乳液聚合方法合成复合乳液，研究人员般采用二步法技术先合成种子聚氨酯水分散体，然后合成涂料用基料胶乳聚合物聚氨酯聚丙烯酸酯，并采用电子显微镜对的粒子形态结构以及引发剂种类和与的相对用量对粒子形态结构的影响进行研究。

结果表明，具有两相的翻转型核壳结构采用油溶性引发剂偶氮二异丁腈可以得到具有翻转重庆大学硕士学位论文绪论型核壳结构的粒子，使用水溶性引发剂所得粒子几乎无翻转型核壳结构，而两种引发剂的复合体系所得粒子形态则介于两者之间随着网络用量的减少，乳胶粒子越来越大，但其形态基本上具有翻转型核壳结构。

核壳乳液聚合研究现状世纪年代，和根据关于乳液聚合反应阶段Ⅱ的动力学理论，由苯乙烯种子乳液聚合动力学形态和溶胀数据，最早提出了核壳模型。

随着复合技术在材料科学中的发展，年代提出粒子设计的新概念，即在不改变乳液单体组成的前提下改变乳液粒子结构，从而提高乳液性能。

其主要内容包括异相结构的控制异型粒子官能团在粒子内部或表面上的分布粒径分布及粒子表面处理等内容。

而制备异型结构粒子的最重要手段就是种子乳液聚合。

控制聚合反应的条件，采用种子乳液聚合方法可以制备形态结构各异的乳胶粒。

由于种子乳液聚合常常得到具有核壳结构乳胶粒的聚合物乳胶，所以也常将种子乳液聚合称为核壳乳液聚合。

典型的核壳结构乳胶粒具有如图所示的结构。

图核壳型乳胶粒结构形态即使在相同原料组成的情况下，具有核壳结构乳胶粒的聚合物乳液往往比般聚合物具有更优异的性能，因此，从年代以来，核壳乳液聚合直受到人们的青睐，在核壳化工艺乳胶粒形态测定乳胶粒颗粒形态对聚合物性能的影响机理等方面取得许多进展。

而研究方法也已经从宏观的聚合物共混物发展到微观的高分子粒子，这种新代乳液的化学物理变化如图所示。

制备这种高分子微粒的主要手段就是核壳乳液聚合，即由性质不同的两种或多种单体分子在定条件下按阶段聚合，即种子乳液聚合或多阶段乳液聚合使颗粒内部和外测分别富集不同的成分，通过核和壳的不同组合，得到系列不同形态的乳胶粒子，从而赋予核壳各不相同的功能。

通过合成具有核壳结构的聚合物粒子可以获得性能优异的聚合物材料，因此，核壳乳液聚合直受到人们的青睐。

重庆大学硕士学位论文绪论图新代乳液的物理和化学变化早在年美就推出了具有核壳结构的产品。

世纪年代中期，日本东洋纺织公司和德国公司也相继推出类似产品。

早期对乳胶粒形态形成机理的研究是从反