新型TMPLA水性聚氨酯分散體的合成及助成膜性能

徐　雪，鐘尚富，朱延安，瞿金清

（1華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣東 廣州 510640；2嘉寶莉化工集團(tuán)股份公司，廣東 江門(mén) 529085）

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新型TMPLA水性聚氨酯分散體的合成及助成膜性能

徐雪1，鐘尚富1，朱延安2，瞿金清1

（1華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣東 廣州 510640；2嘉寶莉化工集團(tuán)股份公司，廣東 江門(mén) 529085）

合成了新型擴(kuò)鏈劑三羥甲基丙烷月桂酸單酯（TMPLA）并制備聚氨酯水分散體（n-PUD），取代小分子成膜助劑輔助高玻璃化溫度（Tg）聚丙烯酸酯乳液（PA）成膜，以制備高性能超低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）含量水性木器涂料。研究了軟/硬段質(zhì)量比、NCO/OH及TMPLA/BDO摩爾比對(duì)n-PUD助成膜性能的影響。結(jié)果表明：隨軟/硬段質(zhì)量比和NCO/OH摩爾比降低，PUD的助成膜能力增強(qiáng)；TMPLA引入能顯著提高n-PUD的助成膜能力，優(yōu)選TMPLA/BDO摩爾比4/2，NCO/OH摩爾比1.3，軟/硬段質(zhì)量比55/45時(shí)，n-PUD/PA按質(zhì)量比25/75復(fù)配乳液在不加成膜助劑條件下能夠在5℃形成連續(xù)透明成膜，制備的水性木器涂料VOC含量低至30 g·L-1。

合成；助成膜性能；水性聚氨酯分散體；聚合；最低成膜溫度；粒度分布；水性木器涂料

DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20151719

引　言

水性木器涂料常用高玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）的聚丙烯酸酯乳液（PA）為成膜物，需加5%～15%的有機(jī)小分子溶劑輔助成膜，使涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）含量居高不下，難以滿(mǎn)足環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的要求［1］。通常，采用活性成膜助劑、核殼聚合物乳液和軟/硬聚合物乳液復(fù)配技術(shù)來(lái)降低涂料最低成膜溫度（MFT）和VOC含量［2-5］。Emmons發(fā)現(xiàn)甲基丙烯酸雙環(huán)戊二烯氧基乙酯（DPOMA）類(lèi)活性成膜助劑，能在鈷催化劑作用下參與成膜，但其助成膜能力不足，還會(huì)降低乳液及涂料的貯存穩(wěn)定性［6］?，F(xiàn)有能在5℃或以下成膜的核殼結(jié)構(gòu)PA，其涂膜硬度不高，而采用乳液復(fù)配技術(shù)降低水性涂料VOC含量成為研究熱點(diǎn)［7-12］。本課題組［13］前期制備小粒徑PA輔助高Tg（Tg=66℃）的PA成膜，在添加量為35%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，能使復(fù)混乳液在5℃下成膜，且漆膜性能滿(mǎn)足水性木器漆使用要求。

聚氨酯水分散體（PUD）的軟段玻璃化溫度低至零下60℃，賦予其優(yōu)異的低溫成膜性能。同時(shí)，改變PUD憎水和親水鏈段的比例和結(jié)構(gòu)，可調(diào)控PUD成膜性及與其他樹(shù)脂的相容性［14-16］。本文合成含長(zhǎng)支鏈的新型二元醇擴(kuò)鏈劑三羥甲基丙烷月桂酸單酯（TMPLA）制備新型聚氨酯水分散體（n-PUD），在PUD側(cè)鏈引入柔性脂肪長(zhǎng)鏈，提高PUD對(duì)高Tg的PA的增塑能力，同時(shí)增加PUD與PA的相容性，發(fā)現(xiàn)n-PUD對(duì)高Tg的PA具有優(yōu)異助成膜能力，制備水性木器涂料的VOC含量低至30 g·L-1。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原料與試劑

異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI），德固薩-赫斯公司；聚醚二醇（N220，Mn=2000），江蘇鐘山化工有限公司；1，4-丁二醇（BDO）和二羥基甲基丙酸（DMPA），瑞士Perstorp公司；三羥基甲基丙烷（TMP），吉林石化公司；N-乙基吡咯烷酮（NEP），上海中一化工有限公司；三乙胺（TEA），廣州試劑廠；乙二胺（EDA）和丙酮（BT），二甲苯（DMB），廣州石化；月桂酸（LA），廣州共信化工；聚丙烯酸酯乳液HG4809（PA1，MFT=66℃，平均粒徑129 nm）和小分子成膜助劑二丙二醇丁醚（DPnB）為廣東嘉寶莉化工集團(tuán)提供。以上原料皆為工業(yè)級(jí)，直接使用。

1.2新型二元醇擴(kuò)鏈劑的合成

在裝有電動(dòng)攪拌器和溫度計(jì)的干燥四口燒瓶中加入計(jì)量的TMP、LA和適量二甲苯，在攪拌下30 min內(nèi)升溫至180℃，加入催化劑回流反應(yīng)4～5 h，采用GB/T 601—1998測(cè)定酸值，待酸值達(dá)到理論值后停止反應(yīng)，抽真空除去溶劑，得到新型二元醇擴(kuò)鏈劑（TMPLA）。將其由硅膠柱分離（洗脫劑為二氯甲烷：甲醇=20：1），收集單酯化組分，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀脫除溶劑得到目標(biāo)產(chǎn)物，其產(chǎn)率為88.3%。

1.3助成膜n-PUD的合成

先將N220真空脫水處理，加入到裝有溫度計(jì)、攪拌器和回流冷凝器的1000 ml的四口燒瓶中，封閉加料口，然后加入計(jì)量的IPDI，在75℃反應(yīng)2～3 h，取樣測(cè)定反應(yīng)物中NCO的含量，接近理論值（二正丁胺法）時(shí)降溫至70℃，滴加TMPLA進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)1 h，再將定量DMPA和TMP加入反應(yīng)釜中，反應(yīng)至NCO含量接近理論值，得到聚氨酯預(yù)聚體，反應(yīng)過(guò)程中加入適量丙酮調(diào)節(jié)黏度，將預(yù)聚體冷卻至40～50℃轉(zhuǎn)移至分散桶，加TEA中和3 min，高速攪拌下加水乳化，再加入適量EDA擴(kuò)鏈，最后真空脫去丙酮得到具有助成膜作用的新型聚氨酯水分散體（n-PUD）。并采用類(lèi)似方法合成不同TMPLA/BDO比例的PUD。

1.4分析與測(cè)試

1.4.1FT-IR紅外分析采用美國(guó)PERKIN ELMER公司Spectrum 2000傅里葉紅外光譜儀，測(cè)定涂膜中基團(tuán)特征峰的變化，測(cè)量范圍：400～4000 cm-1，采用膜反射法測(cè)定。

1.4.2核磁共振（NMR）分析采用德國(guó)Bruker公司ADVNCE 400型核磁共振光譜儀進(jìn)行測(cè)試，所用溶劑為氘代二甲基亞砜。

1.4.3乳液粒徑測(cè)試采用英國(guó)Malvern儀器有限公司的馬爾文納米粒度分析儀（ZS Nano S）對(duì)乳液粒徑分布進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量范圍：0.6～6000 nm，溫度：25℃。

1.4.4聚合物乳液低溫成膜性測(cè)試按GB/T 9267—88要求的方法在BGD 451最低成膜溫度測(cè)試儀上測(cè)試MFT，其中PUD/PA1質(zhì)量比為15/85，比較MFT數(shù)值來(lái)判斷n-PUD的助成膜能力。

低溫成膜性能：先將不同比例的PUD與PA共混，將共混物和玻璃板預(yù)先置于5℃條件下至少16 h，取出后用150 μm濕膜制備器在玻璃板上制膜，然后置于5℃控溫箱內(nèi)干燥24 h，觀察涂膜是否有開(kāi)裂、發(fā)白和粉化等現(xiàn)象。改變PUD添加量，直到共混物在5℃能形成平整透明薄膜，記錄共混乳液中最小PUD質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（PUD），作為PUD助成膜能力判斷依據(jù)。

1.4.5膠膜耐介質(zhì)性能測(cè)試干燥薄膜制成尺寸為60 mm×60 mm×1 mm的試樣，分別將膠膜置于去離子水中浸泡8 d或95%的乙醇溶液中浸泡24 h，擦干表面水或乙醇后分別按式（1）和式（2）測(cè)定膠膜的吸介質(zhì)率（WA/E，%）和耐介質(zhì)失重率（WX/Y，%）。

式中，W0、W1和W2分別為膠膜的初始質(zhì)量、擦干表面介質(zhì)后的質(zhì)量以及充分干燥脫除介質(zhì)后的質(zhì)量；WA和WE分別為膠膜吸水率和吸乙醇率；WX和WY分別為膠膜在水中和乙醇中的失重率。

1.4.6透射電鏡（TEM）分析將復(fù)配漆液樣品稀釋一定倍數(shù)，加入少量磷鎢酸溶液進(jìn)行染色，然后浸涂在銅網(wǎng)上，用JEM-1010透射電鏡觀察乳膠粒的微觀形態(tài)并拍照。

1.4.7掃描電鏡（SEM）分析采用Hitachi（日立）S-3700N掃描電子顯微鏡觀察復(fù)配涂膜外觀形貌并拍照，背散射電子分辨率：4.0 nm（低真空：6 Pa，30 kV）；放大倍率：5～300000倍。

1.4.8其他性能測(cè)試乳液黏度測(cè)試采用Brookfield RVF型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，依照ASTMD2196—1986進(jìn)行測(cè)定；固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定：按GB/T 1725—1979（1989）進(jìn)行；涂膜光澤度采用科仕佳光電儀器研究所WGG60-E4型光澤度儀，根據(jù)GB 49873.6—85測(cè)試；涂膜硬度采用天津市材料試驗(yàn)機(jī)廠的QBY擺桿式涂膜硬度計(jì)，根據(jù)GB/T 1730—93測(cè)試；耐水性和耐乙醇泛白性測(cè)試按照GB/T 4893.1—2005測(cè)試；涂膜表干、實(shí)干時(shí)間按GB/T 1728—1979進(jìn)行；鉛筆硬度按GB 6379—2006進(jìn)行；涂料VOC含量測(cè)定按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T 201—2005中的氣相色譜法測(cè)試。

2　結(jié)果與討論

2.1紅外光譜分析

圖1中譜線a為T(mén)MPLA紅外譜圖，在3428 cm-1的寬峰為羥基的特征吸收峰，1713 cm-1為酯鍵的特征峰，說(shuō)明發(fā)生了酯化反應(yīng)；譜線b對(duì)應(yīng)為以TMPLA為擴(kuò)鏈劑合成的n-PUD的紅外譜圖，由圖中可以看出，在3336 cm-1和1548 cm-1出現(xiàn)了的特征吸收峰，其中羥基峰消失，說(shuō)明TMPLA已經(jīng)成功引入到聚氨酯鏈段。表明合成得到了預(yù)期的n-PUD結(jié)構(gòu)。

圖1　TMPLA與n-PUD的紅外譜圖Fig.1　FT-IR spectra of TMPLA and n-PUD

2.2TMPLA核磁共振分析

TMPLA的1H NMR與13C NMR譜圖如圖2和圖3所示。由圖2氫譜可見(jiàn)，與季碳原子相連的9和11位置H的化學(xué)位移不同，說(shuō)明TMP上的羥基與月桂酸LA發(fā)生了反應(yīng)，生成了酯基。圖3碳譜也證明了這一反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與預(yù)期設(shè)計(jì)的目標(biāo)產(chǎn)物相一致，表明合成得到了預(yù)期的新型二元醇擴(kuò)鏈劑TMPLA。

圖2　TMPLA的1H NMR譜圖Fig.2　1H NMR spectra of TMPLA

圖3　TMPLA的13C NMR譜圖Fig.3　13C NMR spectra of TMPLA

2.3影響n-PUD助成膜能力因素探討

2.3.1NCO/OH摩爾比對(duì)n-PUD助成膜性能的影響選用軟段/硬段比例為50/50（即N220為50%），DMPA用量為5%，按照1.3節(jié)工藝合成助成膜n-PUD，考察NCO/OH摩爾比對(duì)n-PUD性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表1。

表1　RNCO/OH摩爾比對(duì)n-PUD性能的影響Table 1　Influence of NCO/OH molar ratio on properties of n-PUD

由表1可見(jiàn)，當(dāng)NCO/OH摩爾小于1.1時(shí)，制備的預(yù)聚體黏度相對(duì)較大，乳化困難，粒徑較大；隨NCO/OH摩爾比增大，聚氨酯預(yù)聚物殘留的NCO基含量增大，乳化時(shí)與水和乙二胺反應(yīng)生成的剛性脲鍵結(jié)構(gòu)增多，脲鍵形成三維氫鍵作用力比氨基甲酸酯鍵大，聚合物氫鍵作用增強(qiáng)，預(yù)聚體黏度相對(duì)較小，分散較容易，n-PUD粒徑減小。但NCO/OH摩爾比超過(guò)1.7時(shí)，過(guò)量NCO與水或乙二胺反應(yīng)生成交聯(lián)結(jié)構(gòu)增多，導(dǎo)致乳化困難，分散體粒徑變大，外觀變差。

表1表明復(fù)配乳液的MFT隨NCO/OH摩爾比的減小而降低。當(dāng)NCO/OH摩爾比由1.9降低至1.5時(shí)，復(fù)配乳液的MFT由35.8℃降低至31.2℃，表明n-PUD的助成膜能力提高。這是因?yàn)殡SNCO/OH摩爾比增大，聚氨酯預(yù)聚物殘留的NCO基含量增大，分子鏈中脲鍵單元增加，不利于分子鏈的自由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與乳膠粒變形，所以助成膜能力下降。另外，n-PUD粒徑隨NCO/OH摩爾比降低而減小，小粒徑的n-PUD更易于填充在高Tg膠?？p隙間，提高其助成膜能力。表1還說(shuō)明隨NCO/OH比例增大，PA1成膜所需最小n-PUD添加量增加，PUD的助成膜能力下降。因此，NCO/OH摩爾比選1.3～1.5為宜。

2.3.2軟段/硬段質(zhì)量比對(duì)n-PUD助成膜性能的影響選用NCO/OH摩爾比為1.3，DMPA用量為5%，按照1.3節(jié)工藝合成助成膜n-PUD，考察軟段/硬段質(zhì)量比對(duì)n-PUD性能的影響律，這里PUD軟段指聚醚N220，硬段指除聚醚之外部分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表2。

表2　R軟段/硬段比例對(duì)n-PUD性能的影響Table 2　Influence of proportion of soft /hard segment on properties of n-PUD

由表2可知，隨軟段比例提高，PUD的平均粒徑逐漸減小，黏度呈增大趨勢(shì)。隨軟段比例增加，預(yù)聚體中NCO含量降低，在分散階段與水和乙二胺反應(yīng)生成的脲鍵交聯(lián)結(jié)構(gòu)減少，氫鍵作用減弱，有利于乳化分散；此外，隨軟段含量增大，分子鏈段變?nèi)彳?，在高剪切作用下容易被剪切成更小的顆粒，因此粒徑逐漸變小，外觀變好。但粒徑越小，粒子數(shù)目越多，粒子比表面積增加，相應(yīng)地，顆粒表面水化層體積隨之增加，因而黏度增大。

表2還表明復(fù)配乳液MFT隨軟段/硬段質(zhì)量比增大呈降低趨勢(shì)。當(dāng)軟段/硬段質(zhì)量比由45/55升高至55/45時(shí)，復(fù)配乳液的MFT由32.5℃降低至29.9℃，表明PUD的助成膜能力提高。因?yàn)殡S聚氨酯分子鏈中聚醚鏈段含量增加，聚醚分子鏈柔順性較好，有利于鏈段的自由擴(kuò)散和乳膠粒變形融合，所以助成膜性能提高；其次，PA主鏈均由單鍵組成，分子鏈極性小，而聚醚分子鏈的極性也比較小，軟段比例的提高有利于提高n-PUD與PA1的相容性，進(jìn)而提高n-PUD的助成膜性能；最后，n-PUD粒徑的減小也有利于助成膜作用的提高。但是當(dāng)軟段比例過(guò)高制備助成膜n-PUD對(duì)復(fù)配涂膜硬度降低明顯。因此，軟段/硬段質(zhì)量比選55/45為宜。

2.3.3TMPLA/BDO摩爾比對(duì)n-PUD助成膜性能的影響選用NCO/OH摩爾比為1.3，軟段/硬段比例為55/45，改變TMPLA/BDO摩爾比，按照1.3節(jié)工藝合成助成膜n-PUD，考察其對(duì)n-PUD性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表3。

由表3可見(jiàn)，隨TMPLA/BDO摩爾比的增大，n-PUD平均粒徑增大。當(dāng)TMPLA/BDO摩爾比為3/3或4/2時(shí)，n-PUD/PA1按固體分比25/75復(fù)配時(shí)能夠在5℃條件下形成連續(xù)透明的涂膜，說(shuō)明引入TMPLA后n-PUD助成膜能力明顯提高，因TMPLA含有長(zhǎng)碳鏈側(cè)基，賦予PUD鏈段優(yōu)異柔順性，易擴(kuò)散填充到PA膠粒縫隙，增塑并輔助PA成膜；過(guò)多的TMPLA使得PUD親水性下降，膠粒直徑增大會(huì)降低助成膜能力；曾嘗試引入油酸側(cè)鏈，助成膜效果不如月桂酸。可能因?yàn)門(mén)MPLA引入到PUD鏈上，改變PUD對(duì)PA的增塑能力、親水/油平衡和與PA的相容性，TMPLA添加量過(guò)多或引入脂肪鏈過(guò)長(zhǎng)皆不利于PUD助成膜能力的提高。結(jié)合表3中MFT數(shù)據(jù)說(shuō)明TMPLA/BDO摩爾比由0/2增至4/2時(shí)，復(fù)配乳液MFT由29.9℃降至24.0℃，驗(yàn)證了TMPLA對(duì)n-PUD助成膜能力的明顯提高作用。TMPLA/BDO最佳摩爾比選為4/2。

表3　RTMPLA/BDO摩爾比對(duì)n-PUD性能的影響Table 3　Influence of TMPLA/BDO molar ratio on properties of n-PUD

2.4助成膜n-PUD添加量對(duì)MFT的影響

圖4　助成膜n-PUD添加量對(duì)復(fù)配乳液MFT的影響Fig.4　Effects of assistant-film-forming n-PUD dosages on MFT of latex blends

由圖4可見(jiàn)，當(dāng)n-PUD/PA1質(zhì)量比由0/100增加到25/75時(shí)，復(fù)配乳液的MFT由66℃降至4.5℃，能夠在5℃條件下形成連續(xù)透明的涂膜，繼續(xù)增加n-PUD用量時(shí)，復(fù)配乳液MFT下降不明顯。這是因?yàn)楫?dāng)n-PUD添加量較少時(shí)，復(fù)配乳液中高M(jìn)FT的PA1占主導(dǎo)，此時(shí)PA1為連續(xù)相，助成膜n-PUD為分散相，成膜溫度較高；當(dāng)n-PUD添加量逐漸接近25%時(shí)，可能是PUD已充分填充PA1乳膠粒縫隙，能充分發(fā)揮助成膜性能，降低復(fù)配體系MFT至5℃以下；當(dāng)繼續(xù)增大n-PUD的用量時(shí)復(fù)配乳液的MFT降低不明顯。

2.5復(fù)配乳膠粒徑分布

以最佳配方參數(shù)合成的新型助成膜n-PUD與PA1按質(zhì)量比25/75復(fù)配，測(cè)定復(fù)配前后乳液的粒徑分布如圖5所示。由圖5可見(jiàn)，復(fù)配前后乳液粒徑均為單峰分布，與復(fù)配前n-PUD和PA1相比較，復(fù)配后乳液的粒徑分布變寬，復(fù)配后平均粒徑為113 nm，介于復(fù)配前n-PUD（51 nm）和PA1（129 nm）之間，這說(shuō)明復(fù)配乳液相容性好，能夠穩(wěn)定存在于同一體系中。

圖5　復(fù)配乳液粒徑分布Fig.5　Particle size distributions of latex blends

2.6復(fù)配乳膠粒子形態(tài)及成膜微觀結(jié)構(gòu)

以最佳配方參數(shù)合成的新型助成膜n-PUD與PA1按質(zhì)量比25/75混合均勻后，用JEM-1010透射電鏡觀察乳膠粒的微觀形態(tài)并拍照，結(jié)果如圖6所示。由圖6可見(jiàn)，復(fù)配乳液乳膠粒子分布均勻，沒(méi)有團(tuán)聚現(xiàn)象，這說(shuō)明復(fù)配乳液能夠穩(wěn)定存在同一體系中；此外，由圖中可以看出小粒徑n-PUD分布在大粒徑高Tg的PA1之間，因此，隨著水分的揮發(fā)，顆粒之間相互靠近，n-PUD填充在PA1顆粒周?chē)目p隙中形成連續(xù)相進(jìn)而幫助其成膜。

將PA1（添加8%DPnB小分子成膜助劑）與復(fù)配乳液（n-PUD/PA1質(zhì)量比為25/75）在室溫條件下制成涂膜，采用Hitachi S-3700N掃描電子顯微鏡觀察它們外觀形貌并拍照，如圖7所示。由涂膜外觀形貌SEM圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)純PA1與復(fù)配乳液均能夠形成平整致密的涂膜，有利于涂膜耐水性、耐化學(xué)品性等性能的提高。

圖6　復(fù)配乳液乳膠粒子TEM圖Fig.6　TEM image of latex blends

圖7　涂膜的SEM圖Fig.7　SEM images of films

2.7涂膜性能測(cè)試

表4　R復(fù)配乳液的涂膜性能Table 4　Properties of blended latex films

表4表明制備的n-PUD可以取代成膜助劑輔助常規(guī)高Tg的聚丙烯酸酯乳液成膜，能大大降低水性涂料的VOC，雖稍微降低涂膜的硬度，但復(fù)配乳液涂膜仍能滿(mǎn)足水性木器涂料的使用要求。

3　結(jié)　論

合成了含長(zhǎng)支鏈的新型二元醇擴(kuò)鏈劑TMPLA，通過(guò)預(yù)聚體分散法合成新型水性聚氨酯分散體（n-PUD）。研究得出以下結(jié)論。

（1）隨軟/硬段質(zhì)量比和NCO/OH摩爾比降低，PUD的助成膜能力增強(qiáng)。

（2）TMPLA改性對(duì)n-PUD的助成膜能力有明顯提高作用。當(dāng)TMPLA/BDO摩爾比為4/2時(shí)，合成的n-PUD與PA1按質(zhì)量比25/75復(fù)配時(shí)能夠在5℃下形成連續(xù)透明的涂膜。

符號(hào)說(shuō)明

WA——膠膜的吸水率，%

WE——膠膜的吸乙醇率，%

WX——膠膜在水中的失重率，%

WY——膠膜在乙醇中的失重率，% W0——膠膜的初始質(zhì)量，g

W1——膠膜擦干表面介質(zhì)后的質(zhì)量，g

W2——膠膜充分干燥脫除介質(zhì)后的質(zhì)量，g

W3——干燥膠膜的初始質(zhì)量，g

W4——THF抽取干燥后的膠膜質(zhì)量，g

References

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Synthesis and film-forming performance of novel polyurethane aqueous dispersions

XU Xue1， ZHONG Shangfu1， ZHU Yan'an2， QU Jinqing1
（1School of Chemistry and Chemical Engineering， South China University of Technology， Guangzhou 510640， Guangdong， China；2Carpoly Chemical Group Co. Ltd.， Jiangmen 529085， Guangdong， China）

The novel diol chain-extender trimethylol propane monolaurate （TMPLA） was synthesized to prepare novel polyurethane aqueous dispersions （n-PUD），which was used as a coalescent to assist the film forming of high Tgpolyacrylate emulsion. Effects of NCO/OH molar ratio， soft/hard segment contents and molar ratio of TMPLA/BDO on assistant-film-forming performance of n-PUD were studied. It was found that the assistantfilm-forming ability of PUD was increased with decreasing of NCO/OH molar ratio and hard segment proportions. PUDs modified with TMPLA displayed good assistant-film-forming ability. The optimized conditions to prepare assistant-film-forming n-PUD were as follows： molar ratios of TMPLA/BDO and NCO/OH were 4/2 and 1.3，respectively， mass ratio of soft/hard segment was 55/45， and then the blended latex with m（PUD）/m（PA）=25/75 can form a continuous transparent film at 5℃ without coalescent with a VOC content as low as 30 g·L-1.

synthesis； assistant-film-forming performance； polyurethane aqueous dispersions； polymerization；minimum film forming temperature； particle size distribution； wood paints

date： 2015-11-16.

Prof. QU Jinqing， cejqqu@scut.edu.cn

supported by the Natural Science Foundation of Guangdong Province （2015A030313205）.

TQ 630.4

A

0438—1157（2016）05—2124—07

2015-11-16收到初稿，2015-12-29收到修改稿。

聯(lián)系人：瞿金清。第一作者：徐雪（1993—），女，碩士研究生。

廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015A030313205）；廣東省省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015A010105010）；廣東省省部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目（2012A090300004）。