交联剂eh

第３８卷第９期

２００８年９月

涂料工业

ＰＡＩＮＴ＆ＣＯＡＴＩＮＧＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ

Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．９

Ｓｅｐ．２００８

交联剂型水性聚氨酯一丙烯酸酯木器涂料性能研究

江峰，沈慧芳，瞿金清，陈焕钦（华南理工大学化工与能源学院，广州５１０６４０）

摘要：以异佛尔酮二异氰酸酯（ＩＰＤＩ）、聚醚多元醇、二羟甲基丙酸（ＤＭＰＡ）和甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）等为原料

通过种子乳液聚合制得了水性聚氨酯一丙烯酸酯复合乳液，进一步配制成木器用水性聚氨酯一丙烯酸酯涂料。分别

采用三羟甲基丙烷（ＴＭＰ）和环氧树脂Ｅ一２０作为内交联剂对聚合物进行改性。通过设计一系列配方，考察了两者对

水性聚氨酯一丙烯酸酯涂料性能的影响。研究表明：在设计实验条件下，ＴＭＰ对漆膜耐水、耐醇、耐污染性能改善效果

不好，而Ｅ一２０对漆膜各方面性能有显著提高。用５％～８％Ｅ一２０改性的涂料性能能满足木器涂料的要求。

关键词：水性聚氨酯一丙烯酸酯；内交联剂；改性；木器涂料；性能

中图分类号：ＴＱ ６３０．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３—４３１２（２００８）０９—００２５—０５

Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋａｂｌｅ

Ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ—Ａｃｒｙｌａｔｅ Ｗｏｏｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ

Ｊｉａｎｇ Ｆｅｎｇ，Ｓｈｅｎ Ｈｕｉｆａｎｇ，Ｑｕ Ｊｉｎｑｉｎｇ，Ｃｈｅｎ Ｈｕａｎｑｉｎ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｉｔｌｅ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ—ａｃｒｙｌａｔｅ ｈｙｂｒｉｄ ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｓｏｐｈｏｒ—

ｏｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ（ＩＰＤＩ），ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｐｏｌｙｏｌ，ｄｉｍｅｔｈｙｌｏｌ ｐｒｏｐｉｏｎｉｃ ａｃｉｄ（ＤＭＰＡ）ａｎｄ ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ

（ＭＭＡ），ｅｔｃ．ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃｏｒｅ—ｓｈｅｌｌ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｆｏｒｎｔｕｌａｔｅ ｔｈｅ

ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ—ａｃｒｙｌａｔｅ ｗｏｏｄ ｃｏａｔｉｎｇｓ．Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｐｒｏｐａｎｅ（ＴＭＰ）ａｎｄ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ Ｅ一２０ ａｓ ｉｎ—

ｎｅｒ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｒｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｍｏｄｉｆｙ ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｒｅｃｉｐｅｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ

ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｉｎｎｅｒ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ．Ｉｔ ｉｓ

ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ，ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ＴＭＰ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｐａｉｎｔ

ｆｉｌｍｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｅｔｈａｎｏｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｓｔａｉｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ Ｅ一２０ ｈａｓ ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ

ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｐａｉｎｔ ｆｉｌｍｓ ｉｎ ａｌｌ ｓｉｄｅｓ．Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ５

～８％ｏｆ Ｅ一２０ ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｗｏｏｄ ｃｏａｔｉｎｇｓ．

Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｃｒｙｌａｔｅ；ｉｎｎｅｒ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｒ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｗｏｏｄ ｃｏａｔｉｎｇ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ

０ 引 言

聚氨酯一丙烯酸酯（ＰＵ—ＰＡ）复合体是一种非常重要的

树脂品种，已经在各种基材用涂料中取得了广泛应用。ＰＡ具

有优良的耐候性、对颜料亲和力强、成本低等优点，但成膜性、

耐化学品性和机械性能差；ＰＵ的优势在于机械稳定性好、粘

合力强、良好的耐溶剂和耐化学品性、柔韧性好，但成本高、酸

碱稳定性低、耐候性不好。通过种子乳液聚合（以ＰＵ水分散

体为种子，ＰＡ单体在Ｐｕ中溶胀继而聚合）把两者复合，使乳

液的性能得到优化 Ｊ。但是，这种复合乳液大部分仍以单

纯的ＰＵ和ＰＡ形式存在，这种复混状态的树脂在成膜后，由于

其结构形态所限，其综合性能尚不能充分体现ＰＵ和ＰＡ树脂

各自的特点，在耐水、耐乙醇性等方面不尽如人意。采取化学

改性方法来提高ＰＵＡ的性能，成为一种最有效的手段。将多

官能度的三羟甲基丙烷（ＴＭＰ）引入ＰＵ分子链上，可形成三维

立体网状结构，达到改善涂膜耐水、耐溶剂性的目的。环氧树

脂具有机械强度高、黏附力强、化学稳定性好等特点，通过其

与ＰＵ进行接枝反应，形成部分网状结构，可以提高耐水、耐溶

剂性以及化学稳定性。国内用环氧树脂改性水性聚氨酯多使

用环氧树脂Ｅ一４４ ～ 、Ｅ一５１ｌ８ Ｊ。姜守霞，等 以ＴＤＩ作为

异氰酸酯组分，用环氧树脂Ｅ一２０和ＴＭＰ同时改性制备出性

能较好的水性聚氨酯分散体。邓朝霞，等 以ＴＤＩ作为异氰

酸酯组分，用环氧树脂Ｅ一２０和丙烯酸羟丙酯（ＨＰＡ）制得了

具有较好耐水性的ＰＵＡ乳液。但目前对于用环氧树脂和

ＴＭＰ改性的ＰＵＡ配制的木器涂料的性能的研究报道很少。

本文用ＩＰＤＩ作为异氰酸酯组分，用ＴＭＰ和环氧树脂Ｅ一２０两

种物质作为内交联剂分别对ＰＵ进行改性，用甲基丙烯酸甲酯

（ＭＭＡ）在ＰＵ分散体中聚合制得ＰＵＡ复合乳液，再配制成木

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江峰，等：交联剂型水性聚氨酯一丙烯酸酯木器涂料性能研究

器用涂料，考察了ＴＭＰ和Ｅ一２０对水性聚氨酯一丙烯酸酯木

器涂料性能的影响。

１ 实验部分

１．１实验原料

异佛尔酮二异氰酸酯（ＩＰＤＩ）：工业品，进口；聚醚多元醇

（Ｎ２２０，相对分子质量为２ ０００）：工业品，南京金陵石油化工公

司；１，４一丁二醇（ＢＤＯ）：工业品，日本三菱公司；三羟甲基丙

烷（ＴＭＰ）：试剂级，上海试剂一厂；环氧树脂Ｅ一２０：工业品，广

州东风化工实业公司；二羟甲基丙酸（ＤＭＰＡ）：工业品，Ｐｅｒ－

ｓｔｏｒｐ公司；甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）：工业品，进口；Ｎ一甲基

毗咯烷酮（ＮＭＰ）：工业品，ＢＡＳＦ公司；三乙胺（ＴＥＡ）、乙二胺

（ＥＤＡ）、丙酮：均为分析纯，使用前用４Ａ分子筛干燥处理；去

离子水；偶氮二异丁腈（ＡＩＢＮ）：化学纯，上海三浦化工有限公

司；二月桂酸二丁基锡（ＤＢＴＤＬ）：分析纯，广州化学试剂厂；消

泡剂、润湿剂、流平剂、成膜助剂、增稠剂：均为工业级，进口。

１。２聚氨酯一丙烯酸酯复合乳液的制备

将Ｎ２２０在１２０℃，真空下减压脱水１ ｈ备用。把脱水过

的Ｎ２２０、ＩＰＤＩ和ＤＢＴＤＬ加入到装有温度计、搅拌器和回流冷

凝管的１ ０００ ｍＬ四口烧瓶中，在氮气保护下于８０℃反应２ ｈ，

然后降温至６０℃，加入ＢＤＯ的丙酮溶液，一定时间后加入

ＴＭＰ或者Ｅ一２０或者两者均不加，之后加入ＤＭＰＡ，反应４～５

ｈ，用二正丁胺法判断反应终点，使～Ｎｃ０基达到或接近理论

值。其间视黏度大小添加丙酮，最后冷却，加ＴＥＡ中和，再加

入ＥＤＡ进行扩链，得到淡黄色透明状聚氨酯水分散体。

在７０～８０℃向上述制备的分散体中均匀滴加ＭＭＡ和

ＡＩＢＮ的丙酮溶液，滴完保温，抽真空脱除丙酮，得到ＰＵＡ

乳液。

１。３聚氨酯一丙烯酸酯木器涂料的配制

聚氨酯一丙烯酸酯木器涂料配方见表１。

表１聚氨酯一丙烯酸酯木器涂料配方

Ｔａｂｌｅ １ ＦｏｒＩｎｕｌａｔｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｍ￣ｔｈａｎｅ—ａｃｒｙｌａｔｅ ｗｏｏｄ ｃｏａｔｉｎｇｓ

自制ＰＵＡ乳液

消泡剂

润湿剂

流平剂

成膜助剂

增稠剂

９６．５

０．１

０．２

Ｏ．２

２．Ｏ

１．Ｏ

１．４聚氨酯一丙烯酸酯木器涂料的涂布

取适量配制好的涂料用喷枪将漆料均匀涂覆于试验木板

上，漆膜厚度适中，于常温下自然晾干。

１．５涂料性能测试方法

１．５．１硬度

按ＧＢ／Ｔ ６７３９－－１９９６测定；附着力按ＧＢ／Ｔ ９２８６－－１９９８测

定；漆膜干燥时问按ＧＢ／Ｔ １７２８－－１９７９（１９８９）测定；固含量按

ＧＢ／Ｔ １７２５－－１９７９（１９８９）测定。

１．５．２贮存稳定性测定

将约０．５ Ｌ的样品装入合适的塑料容器中，瓶内留有约

１０％的空间，密封后放人（５０±２）℃恒温干燥箱中，７天后取

出，在（２３±２）℃下放置３ ｈ，若经搅拌后样品液在试验前后

无大的差异，则认为“无异常”。

１．５．３耐水性

测试常温耐水性，试液为蒸馏水，用滤纸润湿待测板中间

部位，７２ ｈ后取掉滤纸，放置２ ｈ后在日光下目视观察，如３块

板中有２块板未出现起泡、开裂、剥落等涂膜病态现象，但允

许出现轻微变色和轻微失光，则评为“无异常”。如出现以上

涂膜病态现象按ＧＢ／Ｔ １７６６进行描述。

１．５．４耐碱性

测试及评定方法同常温耐水性，试液为５０ Ｌ的

ＮａＨＣＯ ，试验时间为１ ｈ，试验后放置１ ｈ后观察。

１．５．５耐醇性

测试及评定方法同常温耐水性，测试试液为５０％（体积分

数）的乙醇水溶液，试验时间为８ ｈ，试验后放置１‘ｈ后观察。

１ ５．６耐污染性

测试及评定方法同常温耐水性，采用“珠江牌”纯黑墨水

作为试验液，试验时间为１ ｈ，试验后放置１ ｈ后观察。

１。６实验配方设计

设计５个系列的配方进行考察（见表２），始终保持ＤＭＰＡ

和ＭＭＡ用量不变：配方系列１，不用ＴＭＰ和Ｅ一２０改性，改变

ｎ（～Ｎｃ０）：ｎ（～０Ｈ）比值；配方系列２，添加ＴＭＰ，改变ｎ（一

ＮＣＯ）：ｎ（一０Ｈ）比值；配方系列３，添加Ｅ一２０，改变ｎ（一

ＮＣＯ）：ｎ（一０Ｈ）比值；配方系列４，ｎ（一Ｎｃ０）：ｎ（一０Ｈ）比值

固定，改变ＴＭＰ的用量；配方系列５，ｎ（一Ｎｃ０）：ｎ（一０Ｈ）比

值固定，改变Ｅ～２０的用量。

２结果与讨论

２。１ 不用ＴＭＰ和Ｅ一２０改性的涂料性能

表３为不用ＴＭＰ和Ｅ一２０，改变ｎ（～ＮＣ０）：ｎ（一０Ｈ）比

值的涂料性能。

由表３看出，随着ｎ（一ＮｃＯ）：ｎ（一ＯＨ）比值增加，涂膜板

面效果由好变差，涂膜硬度增大，涂料贮存稳定性下降。这与

聚合物分子的微相结构有关。聚合物分子包含硬段微相区和

软段微相区，硬段赋予材料硬度和强度，软段赋予材料柔性和

弹性。在Ｎ２２０、ＤＭＰＡ、ＭＭＡ量恒定情况下，ｎ（一ＮｃＯ）：ｎ（一

ＯＨ）比值的增加使软段含量降低，相应地提高了硬段含量，从

而硬度增大。聚氨酯结构中硬段含量低，涂膜干后发软发黏

硬段含量高则使涂膜硬而脆“ 。这说明硬段含量与玻璃化

温度有紧密联系。硬段含量过高，涂膜的最低成膜温度高于

环境温度，涂膜会开裂，甚至不能成膜。当ｎ（一ＮｃＯ）：ｎ（一

ＯＨ）比值小于１．５，硬段含量合适，涂膜成膜良好，但大于１．５，

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江峰，等：交联剂型水性聚氨酯一丙烯酸酯木器涂料性能研究

注：（１）ｎ（一ＮｃＯ）：ｎ（一ＯＨ）：１．２，１．３，１．４，１．５，１．６；（２） （ＴＭＰ）／％＝０，１，２，３，４；（３） （Ｅ一２０）％＝０，３，５，８；（４）表示ＴＭＰ、Ｅ一２０、ＤＭ

ＰＡ占Ｐｕ预聚物的质量分数；（５）表示ＭＭＡ占ＰＵＡ聚合物的质量分数。

表３改变ｎ（一ＮＣｏ）：ｎ（一ｏＨ）比值，不用ＴＭＰ和Ｅ一２０

改ｔ性的涂料ｔ眭能

Ｔａｂｌｅ ３ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｈｅｎ ｎ（一ＮＣｏ）：ｎ

（一ｏＨ）ｒａｔｉｏ ｖａｒｉｅｓ ｗｉｔｈｏｕｔ ＴＭＰ ａｎｄ Ｅ一２０ ｔｏ

ｍｏｄｉｆｙ

板面效果 孝 拳 奔曩

铅笔硬度 ５Ｂ

附着力／级 ２

贮存稳定性无异常

耐碱性 无异常

耐水性 发白

耐醇性

耐污染性 有黑迹

３Ｂ

１

无异常

无异常

发白

起泡，

溶解

有黑迹

３Ｂ

１

无异常

无异常

发白

起泡，

溶解

有黑迹

２Ｂ

１

有沉淀大量沉淀

无异常

发白

发白，

溶解

有黑迹

涂膜出现开裂现象，说明硬段含量过高，不利于成膜。随着ｎ

（～Ｎｃ０）：ｎ（～０Ｈ）比值增大，涂料贮存稳定性下降。这是因

为ｎ（一Ｎｃ０）：ｎ（一０Ｈ）比值过大，剩余～Ｎｃ０基团过多，扩链

后聚合物相对分子质量过高，乳液粒径增大，外观变差，贮存

稳定性降低。耐水、耐醇和耐污染性均很差，这可能是由于

ＰＵ和ＰＡ没有很好地结合，发生了核壳相分离，导致各自的优

势没有完全发挥出来。

２。２用ＴＭＰ改性的涂料性能

表４为ＴＭＰ用量为１．５％，改变ｎ（一ＮＣ０）：ｎ（～０Ｈ）比

值的涂料性能。

从表４数据可以看出，用１．５％的ＴＭＰ改性后的涂料除

了硬度和附着力相比改性前有适当提高外，其他性能没有明

显改善。ＴＭＰ的加入使聚氨酯的相对分子质量增加，Ｐｕ壳体

分子链问的交联程度增大，可以推断聚氨酯的耐水、耐醇、耐

污染性可以得到改进，但事实并非如此。这一方面可能是由

于ＴＭＰ不能改善ＰＵ和ＰＡ两者的相容性，相分离仍然存在的

缘故；另一方面可能是ＴＭＰ用量不够，形成的分子链交联网络

不够紧密，小分子如Ｈ，０、乙醇仍能渗透溶胀进聚合物中，对

Ｈ：０、乙醇的耐受｝生差。但ＴＭＰ用量不能太大，否则交联度过大，

表４ 改变 （一ＮＣｏ）：ｎ（一ｏＨ）比值，ＴＭＰ用量为１．５％的

涂料性能

Ｔａｂｌｅ ４ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｈｅｎ ｎ（一ＮＣｏ）：ｎ

（一ｏＨ）ｒａｔｉｏ ｖａｒｉｅｓ ａｎｄ ＴＭＰ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ １．５％

板面效果 奔曩 奔曩

铅笔硬度 ４ｌ Ｂ

附着力／级 １

贮存稳定性 无异常

耐碱性 无异常

耐水性 发白

２Ｂ ２Ｂ

０ ０

无异常无异常大量沉淀大量沉淀

无异常无异常

发白 发白

耐醇性 溶解 溶解

耐污染性 有黑迹有黑迹有黑迹

预聚物黏度太大，影响乳化分散效果。可见，用ＴＭＰ改性不能

显著提高涂料耐水、耐醇、耐污染的整体性能。

２。３用Ｅ一２Ｏ改性的涂料性能

Ｅ一２０用量为５％，改变ｎ（一Ｎｃ０）：ｎ（一０Ｈ）比值的涂

料性能见表５。

从表５可以看出，ｎ（～Ｎｃ０）：ｎ（一０Ｈ）比值小于１．６时，

涂膜的硬度、附着力、耐水、耐醇、耐污染性较改性前均有显著

的提高。这一方面是因为环氧树脂本身的优点，如机械强度

高、粘附力强、化学稳定性好，其能与ＰＵ进行接枝反应而形成

交联网状结构，可以提高耐水、耐溶剂等性能；另一方面，环氧

树脂与聚氨酯反应，主要是环氧树脂链两端的环氧基优先参

与反应，其次是环氧树脂分子上的羟基参与反应，另外存在氨

基甲酸酯基与环氧基发生开环反应，后两类为交联反应。。Ｊ。

可见，Ｅ一２０与聚氨酯分子发生交联反应的机会比ＴＭＰ大得

多，因此改性效果比ＴＭＰ要好。

２。４ 即（～ＮＣ０）：即（一０Ｈ）比值固定为１。３，不同

ＴＭＰ用量对涂料性能的影响

在ｎ（一ＮｃＯ）：ｎ（一ＯＨ）比值维持在１．３条件下，考察不

同ＴＭＰ用量对涂料性能的影响，见表６所示。

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江峰，等：交联剂型水性聚氨酯一丙烯酸酯木器涂料性能研究

表５ 改变ｎ（一ＮＣ０）：ｎ（一０Ｈ）比值，Ｅ一２０用量为５％的

涂料性能

Ｔａｂｌｅ ５ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｈｅｎ ｎ（一ＮＣ０）：ｎ

（一ｏＨ）ｒａｔｉｏ ｖａｒｉｅｓ ａｎｄ Ｅ－２０ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ ５％

板面效果 霎 奔曩

铅笔硬度 ２Ｂ

附着力／级 １

贮存稳定性无异常

耐碱性 无异常

耐水性 发白

耐醇性 失光

Ｂ Ｈ ＨＢ

０ ０ ０

无异常无异常无异常许多沉淀

无异常无异常无异常

无异常稍有发白无异常

无异常少许失光无异常

耐污染性有 旗迹

表６ ｎ（～ＮＣ０）：ｎ（一０Ｈ）＝１．３，加入不同ＴＭＰ用量的涂

料性能

Ｔａｂｌｅ ６ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｈｅｎ ＴＭＰ ｃｏｎｔｅｎｔ ｖａｒｉｅｓ

ａｎｄ （一ＮＣ０）：ｎ（一ＯＨ）ｒａｔｉｏ ｉｓ １．３

板面效果 掌 孝

铅笔硬度 ３Ｂ ３Ｂ ２Ｂ Ｂ Ｂ

附着力／级 １ １ ０ ０ ０

贮存稳定性无异常 无异常 无异常 无异常无异常

耐碱性 无异常 无异常 无异常 无异常无异常

耐水性 发白 稍有发白 稍有发白 发白 发白

麟陛 溶解溶解

耐躲Ｉ生 有黑迹 嚣 有黑迹有黑迹

由表６可见，随着ＴＭＰ用量的增大，漆膜硬度、附着力得

到改善，但耐水、耐醇、耐污染性没有明显提高。相比于配方

系列２，这里加大了ＴＭＰ的用量，但涂膜对水、乙醇、墨水诸介

质的耐受性仍然无法得到提高。这可能是因为当ＴＭＰ含量增

加时，ＰＵ链间形成的氢键的影响作用增大，氢键的亲水性较

好，涂膜的耐受性变差，此外，ＴＭＰ的交联能力很强（三官能

度），过度交联会影响结晶和微相分离，损坏涂膜的性能 ，

从而导致涂膜耐受性降低。

２。５ （一ＮＣ０）： 《一０Ｈ》比值固定为ｌ。３５，不同

Ｅ一２Ｏ用量对涂料性能的影响

表７为维持ｎ（一ＮＣ０）：ｎ（一０Ｈ）比值为１．３５时，不同Ｅ

２０用量对涂料性能的影响。

表７ ｎ（一ＮＣ０）： （一０Ｈ）＝Ｉ．３５，加入不同Ｅ一２０用量的

涂料性能

Ｔａｂｌｅ ７ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｈｅｎ Ｅ一２０ ｃｏｎｔｅｎｔ ｖａｒｉｅｓ

ａｎｄ／／（一ＮＣｏ）：ｎ【一０Ｈ）ｒａｔｉｏ ｉｓ １．３５

板面效果

铅笔硬度

附着力／级

贮存稳定性

耐碱性

耐水性

耐醇性

耐污染性

光滑平整光滑平整光滑平整 光滑平整

３Ｂ ２Ｂ

１ ｌ

无异常 无异常

无异常 无异常

发白 稍有发白

起泡，溶解局部溶解

有黑迹有少许黑迹

Ｂ

ｌ

无异常

无异常

无异常

无异常

无痕迹

ＨＢ

０

无异常

无异常

无异常

无异常

无痕迹

从表７中数据可以看出，随着Ｅ一２０用量的增大，漆膜硬

度、附着力、耐水、耐醇、耐污染性均有显著的提高。这是由于

随着环氧树脂添加量增大，作为参与反应构成硬段的环氧树

脂使得聚氨酯的硬段含量增大，并且反应形成的交联结构增

多，不仅增大涂膜的硬度，而且改善了涂膜的耐水、耐溶剂、耐

污染性能。此外，强极性的较大相对分子质量的环氧树脂（Ｅ

２０的相对分子质量约为１ ０００），吸引ＰＭＭＡ中的极性酯基

向其靠拢，提高了ＰＵ和ＰＡ之间的亲和性；环氧树脂分子中可

能残留的未与Ｐｕ反应完全的环氧基或羟基与甲基丙烯酸甲

酯单体发生接枝聚合反应，形成互穿聚合物网络（ＩＰＮｓ），使得

ＰＵ和ＰＡ很好地相容，ＰＵＡ的综合性能得到提升。Ｅ一２０用

量在５％一８％范围内时，涂料各项性能优异。

２．６性能对比

参照国内某大型涂料企业的企业标准，将不改性的涂料

性能以及改性后涂料的最佳实验结果作对比，见表８所示。

表８不改，眭和用５％～８％Ｅ一２０改性的涂料性能对比

Ｔａｂｌｅ ８ ｃｏｍｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｉｔｈ ｎｏ

ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ５～８％Ｅ一

２０ ｃｏｎｔｅｎｔ

板面效果

铅笔硬度（擦伤）

附着力／级

固含量／％

干燥时间：表干／ｒａｉｎ

实干／ｈ

贮存稳定性

耐碱性

耐水性

耐醇性

耐污染性

光滑平整

Ｂ

１

３５

≤３０

≤４

无异常

无异常

无异常

无异常

无痕迹

光滑平整

３Ｂ

１

３８

２５

３．５

无异常

无异常

发白

起泡，溶解

有黑迹

光滑平整

Ｂ—ＨＢ

１～０

３８

２６

约３．５

无异常

无异常

无异常

无异常

无痕迹

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江峰，等：交联剂型水性聚氨酯一丙烯酸酯木器涂料性能研究

从表８中数据可以看出，相对于不用内交联剂改性，采用

５％～８％用量的Ｅ一２０改性后，配制的木器涂料各方面性能

均达到国内某大型涂料企业的企业标准的性能指标。

２。７ ＦＴＩＲ红外光谱分析

图１为未加环氧改性与添加环氧改性的涂料的ＦＴ—ＩＲ

红外光谱图。

ｂ

４ ０００ ３ ０００ ２ ０００ １ ５００ １ ０００ ５００

波ｇ－｛＿／ｃｍ

ａ一未加环氧改性；ｂ一用环氧改性

图１ 水性聚氨酯一丙烯酸酯的红外光谱图

Ｆｉｇ．１ ＦＴ—ＩＲ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ ＰＵ—ａｓｒｙ１ａｔｅ

两图谱中，在３ ３２６ ＣｌＴＩ 处均出现Ｎ—Ｈ的特征吸收峰，表

明一ＮＣ０基与羟基反应生成了氨基甲酸酯基，１ ５３８ ｃｍ 为羧

酸盐的特征峰，在１ ７２４ ｃｍ 出现了ＰＭＭＡ的酯键特征峰。

与（ａ）相比，（ｂ）中在９１０ ｃｍ 没有出现环氧基的特征峰，在

１ ３００ ｃｍ 处出现环氧树脂季碳原子的特征峰，在３ ５００ ｃｍ

处没有出现环氧树脂的羟基特征峰。红外光谱表明环氧树脂

的环氧基和羟基全部参与反应生成了环氧改性的阴离子水性

聚氨酯一丙烯酸酯。

３ 结语

以ＩＰＤＩ、聚醚二元醇、ＤＭＰＡ等为原料，用ＴＭＰ和环氧树

脂Ｅ一２０两种物质作为内交联剂分别对ＰＵ进行改性，用

ＭＭＡ在ＰＵ分散体中进行乳液聚合制得ＰＵＡ复合乳液，再配

制成木器用涂料，研究了ＴＭＰ和Ｅ一２０对水性聚氨酯一丙烯

酸酯木器涂料性能的影响。结果表明：

（１）ＴＭＰ可以提高漆膜硬度和附着力，但对耐水、耐醇、耐

污染性能无明显改善。

（２）Ｅ一２０对提高漆膜硬度，耐水、耐醇、耐污染性能均有

显著贡献，最佳用量为５％～８％。

（３）用Ｅ一２０改性可以制备出性能优异的水性聚氨酯一

丙烯酸酯涂料，其性能指标达到国内某大型涂料企业的企业

标准的性能指标。

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收稿Ｅｔ期２００８—０４—１１（修改稿）

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