摘 要：概述聚氨酯 - 聚丙烯酸酯復合乳液的制備方法。特別對聚氨酯 - 聚丙烯酸酯復合乳液共聚法作了較為系統的介紹和討論。
關鍵詞：聚氨酯 - 聚丙烯酸酯；復合乳液；乳液共聚
1 前言 聚氨酯由于具有良好的物理機械性能、優異的耐寒性、彈性、高光澤，以及軟硬度隨溫度變化不太大、耐有機溶劑等優點，在膠粘劑、涂料等領域得到廣泛的應用。但是，聚氨酯樹脂涂膜耐水性不好，機械強度不及丙烯酸樹脂。丙烯酸樹脂具有機械強度高、耐老化、耐光不變黃、耐水性好等優點，但又存在著耐不機溶劑性較差、高濕易發粘、低濕易發脆等缺點。由此可見，聚氨酯和聚丙烯酸酯在性質上具有一定的互補作用，若將兩者復合，必能克服各自的缺點，發揮各自的優勢，使涂膜的性能得到明顯的改善。 最初的聚氨酯 - 聚丙烯酸酯（ PUA ）涂料多是以溶劑為分散介質的，隨著各國環保法規的確立和環保意識的增強，傳統溶劑型涂料中的揮發型有機化合物（ VOC ）的排放愈來愈受到限制。因此，開發低污染環保型的水型涂料、粉末涂料、高固體份涂料、無溶劑涂料和光固化涂料已成為涂料開發的主要方向。其中 PUA 復合乳液是以聚氨酯樹脂和聚丙烯酸樹脂為基料并以水為介質的一類涂料，具有不燃、無毒、不污染環境等優點，因此被譽為第三代水性 PU 。
2 合成方法簡介 制備 PUA 復合乳液的方法有以下幾種： 1 、 PU 乳液和 PA 乳液共混交聯法； 2 、 PUA 核 — 殼乳液聚合法； 3 、 PUA 互穿網絡乳液聚合法； 4 、 PUA 乳液共聚法。其中，國內外對前三種方法的研究報道較多，在此我們僅作簡要介紹。與之相反，用第四種方法制得的 PUA 乳液具有優異的涂膜性能，但目前國內外對此的研究報道甚少，本文將在第三部分對此作重點介紹。 2.1 PU 乳液和 PA 乳液共混交聯法 分別制備純 PU 乳液和純 PA 乳液，然后在任一乳液中加入交聯劑，再將兩種乳液混合。成膜時，通過交聯劑將 PU 和 PA 結合起來。 PU 乳液通常采用聚醚二醇和多異氰酸酯在溶液中預聚，然后擴鏈，引入羧基，再用堿中和，加水乳化，蒸除溶劑，得到陰離子自乳化 PU 乳液。 PA 乳液是采用傳統的乳液聚合方法，制備混合丙烯酸酯的共聚乳液。目前有許多文獻報道此類復合乳液 <1-4> 。從制備過程來看，此種方法步驟較多，工藝復雜，每個環節都會影響產品的質量，因此該法不夠理想。 2.2 PUA 核 - 殼乳液聚合法 先制備含親水基團的聚氨酯，將其分散于水中作為種子，然后將丙烯酸酯單體在其水乳液中聚合成較穩定的復混樹脂乳液。據文獻 <5 ， 6> 報道， PU 水分散體為憎水鏈相對集中、親水性離子基團分布在微膠粒表面的一種高穩定性、高分散性的膠體體系。加入丙烯酸酯后，由于親水 - 憎水效應，丙烯酸酯進入 PU 膠粒內部聚合，形成具有核 - 殼結構的 PUA 乳膠。由于結構上的特殊，此法近年來成為國內研究的熱點 <7 ， 8> 。用此法制得的涂料雖然可以少用或不用乳化劑，但在其水乳液中，除少部分 PU 膠粒上交聯結合有 PA 分子鏈外，大部分仍以單純 PU 和 PA 形式存在。這種復混狀態的樹脂在成膜后，由于其結構形態所限，其綜合性能尚不能充分發揮出 PU 樹脂和 PA 樹脂的各自特點。為了彌補上述不足，常將這種核殼型復合體制成交聯結構。其中可分為殼體交聯與核殼之間交聯兩類。殼體的交聯是聚氨酯殼體的自交聯，復合體的核殼間交聯可通過在核與殼上分別引入不同官能團的單體完成不同類型的核殼交聯。例如：在聚氨酯殼結構中引入丙烯酸羥乙酯，可以在核的丙烯酸酯自由基引發聚合時發生核殼間共聚交聯，或在殼體結構中引入肼基，可與成核單體的二丙酮丙烯酰胺的酮基反應，發生核殼間的另一種交聯結構 <9> 。 2.3 PUA 互穿網絡乳液聚合法 互穿聚合網絡（ IPN ）是一種特殊的聚合物，其中組成至少有一類為交聯結構，它是在分子水平上達到 “ 強迫互溶 ” 和 “ 分子協同 ” 的效果，比核殼聚合物的相容性更好。因此，自 PUA 復合乳液開發以來， PUA 互穿網絡乳液一直備受人們的青睞。 PUA 互穿網絡的制備方法有三：
1 、先用溶液法制得含羧基的 PU ，再用叔受中和并自乳化得 PU 種子，最后再加入含有丙烯酸丙酯或（和）雙烯類單體的丙烯酸類單體進行乳液復合聚合，從而制得 IPN 型膠乳。本方法制備過程麻煩，需要另加溶劑和脫溶劑等步驟 <10> 。
2 、先以丙烯酸酯單體混合液為溶劑，采用傳統溶液聚合法制備聚氨酯溶液；然后再在水中將含 PU 的丙烯酸酯單體混合液在乳化劑、引發劑等助劑存在下進行乳液聚合，即得 PUA IPN 乳液，這種方法的優點是不用有機溶劑，工藝簡單，操作方便，是制備 PUA 復合乳液的可行方法 <11> 。
3 、先分別制得帶有官能團的 PU 乳液和 PA 乳液交將其混合，縮聚并同時交聯，即得互穿網絡彈性體 |