纺织学报 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (01): 75-80.

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交联型有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯乳液的合成及其性能

  

  • 收稿日期:2015-01-21 修回日期:2015-07-22 出版日期:2016-01-15 发布日期:2016-01-14

Synthesis and properties of crosslinked polyurethane acrylate modified with organic silicon

  • Received:2015-01-21 Revised:2015-07-22 Online:2016-01-15 Published:2016-01-14

摘要:

为开发出一种机械性能优良、耐水性较佳的聚氨酯,以聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丁酸、甲基丙烯酸羟乙酯合成双键封端的水性聚氨酯,再与丙烯酸单体、乙烯基三异丙氧基硅烷(A173)、端乙烯基聚二甲基硅氧烷(Vi-PDMS)进行乳液聚合,得到交联型有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯乳液。采用红外光谱、吸水率、机械性能测试等进行表征。结果表明,以A173或Vi-PDMS对PUA进行改性,胶膜机械强度及吸水性能均得到明显改善;A173可显著提高机械强度,但其断裂伸长率下降剧烈,耐水性能提高有限;Vi-PDMS可显著提高耐水性,但过量会降低其机械性能。采用2.5% A173和 3% Vi-PDMS复合改性,胶膜断裂强度和断裂伸长率可达1.65MPa?s、 242%,吸水率降至8.32 %。

关键词: 水性聚氨酯, 有机硅, 丙烯酸酯, 交联, 耐水性

Abstract:

For developing water-based polyurethane with excellent mechnical properties and better water resistance, a prepolymer with vinyl end-capping was prepared using polyether polyols, toluene diisocynate, 2,2-dimethylolbutanoic acid and 2-hydroethyl methacrylate. These emulsions were used to copolymerize with methyl methacrylate, butyl acrylate and silicon monomers, including vinyltriisopropoxysilane (A173) and vinyl-ended polydimethylsiloxane (Vi-PDMS), to synthesize the silicon modified polyurethane acrylate emulsion. The chemical structure of the Si-PUA emulsion was characterized by Fourier Transform Infrared Spectrum. The water absorption and mechanical property of the Si-PUA film were investigated. The result showed that the increasing dose of A173 in the copolymerization could enhance the strength but reduce the elongation at break of the Si-PUA films. The presence of Vi-PDMS in the synthesis could give rise to better water resistance of the films but result in lower mechanical properties, especially for higher content of Vi-PDMS. When using 2.5% A173 and 3% Vi-PDMS in the synthesis of Si-PUA, the breaking strength of the resultant film was up to 1.65MPa, the elongation at break was 242%, and water absorption was as low as 8.32 %.

Key words: waterborne polyurethane, organic silicon, acrylic, crosslinking, water resistance

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