聚氨酯―聚丙烯酸酯(PUA)乳液制法的研究
摘 要：PUA复合乳液是以聚氨酯树脂和聚丙烯酸树脂为¿基料并以水为介质的一类涂料，具有优异的涂膜性能和不燃、无毒유、不污染环境等优点，因此被誉为第三代水性PU。
关键词：PUA ;复合乳液;乳液共聚
1.不饱和单体法
用含单羟基的丙烯酸酯单体，如丙烯酸-β-羟乙基酯、丙烯酸-β-羟丙酯等，与多异氰酸酯反应，剩余未反应的NCO基用仲氨基化合物封端，结晶，提纯制得含氨基甲酸酯的丙烯酸类单体，然后将该单体和丙烯酸酯单体进行乳液共聚，得到PUA共聚物乳液。该PUA乳液在稳定性、膜的抗张强度及耐水耐溶剂性方面均比同样组分共混制得的PUA乳液好。同时，共聚时因含氨基甲酸酯键的不饱和单体活性较大，易与丙烯酸酯类单体发生共聚，易制得性能优异的PUA共聚乳液。胶膜的抗张强度随含氨基甲酸酯键的不饱和单体用量的增加而增加，故可根据需要调整PUA乳液性能。其反应过程如下：
由上述的结构式可以看出♂：若封端的NCO基启封，并加入多异氰酸酯和多元醇，则可得到接枝共聚物。
2.大分子单体法
先用多元醇和多异氰酸酯制备聚氨酯预聚物，然后加入带有不饱和键的封端剂，作为PU、PA共聚桥梁;最后经乳液聚合制得PUA共聚乳液。常用作封端剂的有：丙烯酸羟烷基酯、马来酸酐或富马酸以及（甲基）丙烯酸酐等。
2.1 用丙烯酸羟烷基酯作为封端剂
用此法制备的PUA共聚乳液具有良好的低温稳定性和耐水性、粘接性好、涂膜光亮、抗污染等优点，特别适用于作外部
涂料。
2.2 用马来酸酐或富马酸作为封端剂
2.3 用甲基丙烯酸酐作封端剂
先合成亲水化的聚氨酯预聚体，然后将此预聚体同（甲基）丙烯酸酐反应，得到带乙烯基的聚氨酯，最后加入丙烯酸酯进行乳液共聚，形成PUA复合乳液，该乳液具有优良的机械性能和热稳定性能，并且能长时间稳定。其涂膜的柔韧性随聚氨酯树脂含量改变而改变。
由此可见，用大分子单体法制得的PUA共聚乳液具有优良的性能。但却在合成工艺上存在着难点。大分子单体的长链势必会影响不饱和端基的活性，影响其聚合，甚至产生共混物。因此，为避免产生共混物，需要寻找一种活性高的封端剂，这势必提高产品的价格。
3.大分子引发剂法
4.双预聚体法
先分别合成既含羧基又含羟基的PA预聚体和含有一个NCO基的低分子量PU预聚体。然后将两者共聚，进行扩链，生成嵌段共聚物。由于此共聚物中剩余的NCO基被封闭并处于胶粒内部疏水聚合物链段中，而含活泼氢的-OH或-COOH则处在胶粒外层亲水链上，因此，该类PUA复合乳液具有很好的静置稳定性，粒径分布比较均一，阴离子型优于阳离子型，但由于不同的封端剂有不同的解封温度，因此乳液不耐高温。多项研究结果表明：聚丙烯酸酯中的羟基含量必须能在与NCO基充分反应完全的程度，而羧基的含量则必须保证经共聚后在共聚物中的酸值要在20以上，低于20则难以形成稳定的乳液。制备该共聚体的关键是计算好NC♋O/OH的比值，一般按1☤：1.3较为合适，低于此值则会消耗羧基，使乳液的稳定性降低。若不封闭PU预聚体的剩余NCO基，则可生成三嵌段共聚物。
5.结语
综上所述，制备PUA复合乳液的方法很多，并且复合乳液性能优于单一的PU或PA乳液。嵌段和接枝共聚在微观结构上呈分子尺度的相分离，傲是其涂膜的粘接性、综合机械性能及外观得以较大的改善。因此，尽管PUA乳液共聚法存在着一些问题，但随着研究的不断强化和深入，它必定日臻完善。
