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聚丙烯酸酯(PA)改性水性聚氨酯(PU),被称为“第三代水性聚氨酯”。由于PU和PA在性能上有一定的互补作用,将二者有机结合起来就会提高材料的综合性能,现已成为涂层、印刷以及黏合剂等工业用主要材料。但是聚丙烯酸酯/聚氨酯复合乳液(PUA)的一些性能仍有不足,如耐水,耐油性较差等。有机硅聚合物是一类特殊的高分子化合物,它们兼有无机化合物和有机化合物的特性,具有诸多的优异性能,如耐低温、耐气候老化、憎水、耐有机溶剂、耐辐射等,而且有机硅聚合物还能赋予涂层杰出的柔软性和爽滑丝绸手感。而有机氟化合物具有极低的表面张力,良好的耐热性和稳定性,能够赋予基材优良的防水、防油、防污等功能而不改变材料固有的透气、透湿等方面的性能,广泛用于纺织、造纸、皮革、医药等领域。但是我国氟化工的研究起步晚,加之国外的技术封锁和垄断,造成氟防水防油单体价格昂贵,而有机硅虽然有很好的防水性,但它不具备防油能力。因此,将有机硅和有机氟引入PUA中,在提高PUA的耐水、耐油性的同时,可以有效降低成本。
本论文首先合成了一系列不同硅含量的有机硅改性聚氨酯(Si-PU),并对其表面性能和力学性能等进行了研究。结果表明:有机硅的引入能有效提高聚氨酯的耐水性,并且引入少量的聚硅氧烷可以提高聚氨酯的力学性能。之后以Si-PU为原料,采用种子乳液聚合,成功地合成了一系列不同氟硅含量的具有核壳结构的聚丙烯酸酯/聚氨酯复合乳液(FSPUA)。利用傅立叶红外光谱、衰减全反射红外光谱及光电子能谱对FSPUA的结构、表面组成进行了鉴定和分析。通过透射电子显微镜、激光光散射法进一步研究了FSPUA乳液粒子形态和粒径分布,结果发现FSPUA呈现均一的核壳结构,并且粒径比Si-PU大。同时采用电子拉力机测试、耐水耐油测试等手段对氟硅改性聚丙烯酸酯/聚氨酯涂层的力学性能等进行了研究。结果表明:引入氟丙烯酸酯后,尽管力学性能稍有下降,但进一步提高了Si-PU的耐水性,而且有效的改善了Si-PU的耐油性差的缺点。