蓖麻油對(duì)水性聚氨酯丙烯酸酯乳液的影響

時(shí)間:2010-07-29 00:18 作者:管道防腐保溫點(diǎn)擊:次

蓖麻油是脂肪酸的三甘油酯,脂肪酸中90%是蓖麻油酸(9-烯基12-羥基十八酸),分子結(jié)構(gòu)中帶有羥基,平均官能度為2.7,將蓖麻油代替聚醚二醇或聚酯二醇.

　　隨著人們對(duì)環(huán)境、健康和可持續(xù)性發(fā)展的關(guān)注度進(jìn)一步提高,各國(guó)環(huán)保法規(guī)進(jìn)一步嚴(yán)格要求,水性木器涂料的發(fā)展是大勢(shì)所趨。但是水性木器涂料在使用過(guò)程中存在硬度較低、耐水性和耐化學(xué)品性能不好、涂膜機(jī)械性能不佳和豐滿度不高等缺陷。因此,利用交聯(lián)改性,通過(guò)化學(xué)鍵的形式將線型的聚氨酯大分子鏈接在一起,形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂,提高涂料成膜時(shí)的致密度,使其性能得到改善。蓖麻油是脂肪酸的三甘油酯,脂肪酸中90%是蓖麻油酸(9-烯基12-羥基十八酸),分子結(jié)構(gòu)中帶有羥基,平均官能度為2.7,將蓖麻油代替聚醚二醇或聚酯二醇,合成蓖麻油聚氨酯-丙烯酸酯(CPUA),可提高PUA的交聯(lián)度[2]。蓖麻油脂肪酸中的不飽和碳碳雙鍵能提供水性聚氨酯與丙烯酸酯單體共聚反應(yīng)的接枝活性點(diǎn),殘留的碳碳雙鍵可通過(guò)氧化交聯(lián)提高聚合物的交聯(lián)度,進(jìn)一步改善涂膜性能。國(guó)內(nèi)關(guān)于將蓖麻油用于制備CPUA的相關(guān)文獻(xiàn)不多[3],也未見(jiàn)到比較全面地考察蓖麻油用量對(duì)乳液及涂膜各種性能影響的相關(guān)報(bào)道。本文以蓖麻油為原料合成了性能優(yōu)異的水性聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合乳液,重點(diǎn)探討了蓖麻油的添加量對(duì)CPUA復(fù)合乳液多種性能的影響。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料與試劑

異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI):工業(yè)品,進(jìn)口;聚醚多元醇(N220,相對(duì)分子質(zhì)量2000):工業(yè)品,南京金陵石油化工公司;蓖麻油(C1O):分析純,天津化學(xué)試劑三廠;1,4-丁二醇(BDO):工業(yè)品,日本三菱公司;二羥甲基丙酸(DMPA):工業(yè)品,Perstorp公司;甲基丙烯酸甲酯(MMA):工業(yè)品,進(jìn)口;N-甲基吡咯烷酮(NMP):工業(yè)品,BASF公司;三乙胺(TEA)、乙二胺(EDA)、丙酮:分析純,使用前用4A分子篩干燥處理;偶氮二異丁腈(AIBN):化學(xué)純,上海三浦化工有限公司;二月桂酸二丁基錫(DBTDL):分析純,廣州化學(xué)試劑廠。

1.2水性聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合乳液的制備

將(C.O.)、N220和IPDI加入到裝有溫度計(jì)、攪拌裝置和回流冷凝器的1000mL四口燒瓶中,加入少量的DBTDL,在60～70℃反應(yīng)一段時(shí)間,然后添加1,4-丁二醇進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng),反應(yīng)至—NCO基達(dá)到規(guī)定值,加入DMPA,在70～80℃反應(yīng)至—NCO基達(dá)到規(guī)定值,即得到聚氨酯(PU)預(yù)聚體。冷卻后添加配方量的MMA稀釋,然后加入三乙胺中和及乳化,加入乙二胺擴(kuò)鏈得到PU/MMA乳液。將上述乳液加熱升溫至70～80℃,在3h內(nèi)均勻滴加引發(fā)劑溶液,保溫1～2h,測(cè)量MMA的轉(zhuǎn)化率,直至轉(zhuǎn)化率保持不變,降溫出料,用200目篩網(wǎng)過(guò)濾,濾液即為水性聚氨酯-丙烯酸酯復(fù)合乳液。

1.3分析與測(cè)試

(1)—NCO殘余含量的測(cè)定

采用二正丁胺法測(cè)定殘余—NCO含量。

(2)涂膜吸水率的測(cè)試

將試樣緩慢地倒入四氟乙烯模板中,使其成為均勻、無(wú)氣泡涂膜。室溫干燥24h后,在50℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥48h,冷卻后將膜取下。將制好的膜稱質(zhì)量,浸泡于25℃的蒸餾水中,在設(shè)計(jì)的時(shí)間取出,用濾紙吸干表面水分后稱質(zhì)量,按下式計(jì)算吸水率:

吸水率=(m1-m2)/m2×100%

m1—吸水后試樣質(zhì)量;m2—吸水前試樣質(zhì)量

(3)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)量

采用拉力機(jī)檢測(cè)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率,拉伸速度為500mm/min。在恒定溫度和濕度(21℃,50%相對(duì)濕度)的條件下干燥后,進(jìn)行拉伸測(cè)試,記錄試樣的最大拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。

(4)耐水性測(cè)試

參照GB/T9274—1988中的點(diǎn)滴法,將A種涂膜試板置于水平位置,在涂膜上滴加室溫蒸餾水或沸水?dāng)?shù)滴,觀察是否有失光、變白、起泡、起皺、脫落等現(xiàn)象。

(5)耐醇性測(cè)試

按照GB/T9274—1988測(cè)定。

(6)硬度測(cè)試

按照GB/T1730—1993測(cè)試擺桿硬度。

(7)黏度測(cè)定

用BrookfieldDV-Ⅱ+型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定黏度,轉(zhuǎn)速75r/min,根據(jù)黏度大小調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子大小,使黏度在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍之內(nèi)。