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随着环保法规的严格执行,高性能、无醛和交联型水性涂料得到快速发展,双组分水性聚氨酯涂料(2K-WPU)成为研究热点。2K-WPU主要由水性羟基树脂和多异氰酸酯构成,其中羟基聚丙烯酸酯具有优异的耐水解性能和低成本的优点,得到广泛关注。采用乳液聚合制备的羟基聚丙烯酸酯乳液存在乳液聚合稳定性不好、成膜性差等问题难以获得高性能2K-WPU。本文研究了乳液聚合过程中聚合物的羟值、羟基单体分布、乳化剂、内交联单体等对聚合稳定性和漆膜性能的影响,用红外光谱、透射电镜等表征了羟基聚丙烯酸酯乳液的结构和形态。还研究了双组分涂料活化期内粘度变化的影响规律,催化剂对涂膜固化过程的作用机理及涂膜光泽的影响因素,配制了高性能双组分聚氨酯涂料。研究羟基聚丙烯酸酯乳液的聚合稳定性,发现:(1)随羟基聚丙烯酸酯的羟值增大,乳液聚合单体转化率降低、凝胶率增大,聚合稳定性降低,最佳羟值为82.5mgKOH/g。(2)聚合过程中采用反应型乳化体系,其添加量为单体质量的4%可提高聚合稳定性,同时乳液耐阳离子稳定性和贮存稳定性均得到改善。(3)在聚合过程中添加单体质量的2%内交联单体TMPTA,在核壳中质量比为1:2时乳液使聚合稳定性优异。研究双组分水性聚氨酯涂膜性能的调控规律,发现:(1)可聚合乳化剂的使用能提高涂膜光泽和外观,降低涂膜的吸水率和吸醇率分别到6.79%和74.12%,提高涂膜的交联度高达98%;(2)2%的TMPTA且在核壳中为1:2时,双组分涂膜交联度达98.3%,硬度0.80,性能与溶剂型双组分涂料性能相当。对双组分水性聚氨酯涂膜光泽的影响因素研究,发现水性羟基树脂乳胶粒径越小,固化剂亲水性越高,两组分相容性越好,配制的涂膜光泽越高;在哑光涂料的配制过程中,不同种类的羟基树脂组合后与固化剂混合,可以制备光泽在30-90%间的涂膜,避免使用哑粉,解决了双组分水性聚氨酯哑光涂料活化期内光泽不稳定的缺点。研究双组分水性聚氨酯涂料固化及成膜机理,发现:涂料配制过程中加入聚氨酯类增稠剂会使活化期内粘度急骤升高,而碱溶胀型增稠剂对粘度变化无影响。加入环保型催化剂铋的羧酸盐可以加速-NCO和-OH的反应速率,加快涂膜固化过程,适宜的催化剂添加量为0.05%以下。