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聚氨酯(PU)被称为“第五大塑料”,具有强度高、耐腐蚀等优点,但普遍存在耐水性差、机械性能差等缺点。针对耐水性差,通常引入强疏水基团,低表面能的有机硅聚合物中的含硅基团在乳液成膜过程中存在向表面富集的特性,因此,通过引入憎水性的有机硅氧烷可以使涂膜具有良好的耐化学品性和较高的力学性能,而且在合成过程中还可减少甚至杜绝丙酮的使用,降低对环境的污染。丙烯酸酯(PA)具有光泽度高、耐候性等优点,但普遍存在耐溶剂型差、“热黏冷脆”等缺点,将SiPU和PA通过聚合的方式制备成Si-PUA,可实现二者的优势互补,提高乳液及涂膜的综合性能。首先,制备出固含为30%左右的WPU乳液。讨论了初始R值、羧基含量、中和度等对乳液及涂膜性能的影响,研究发现:初始R值为2.0,DMPA质量分数为4.0-4.5%,中和度为90-100%,预聚转速为250-300r/min,剪切分散转速为1400-1600r/min,加水速度为100-150ml/min,预聚温度为75-80℃,扩链温度为75-80℃,封端温度为70℃,中和温度和分散温度为30-35℃时,制备的WPU粘度为25-65mPa·s、粒径分布为40-160nm、膜层的耐水性为17.2%-47.5%、抗张强度为6.072-10.028MPa、断裂伸长率为307.2-421.4%,适宜于进一步改性。其次,以羟丙基硅油(PDMS-1000)为改性剂,通过本体聚合的方法对WPU进行改性,制备出固含为30%左右的SiPU。考察了PDMS加料顺序、预聚反应温度、PDMS用量对乳液及涂膜性能的影响,研究发现:始R值为2.0,R总为1.2,DMPA占聚氨酯总质量的4%,先加PCDL后加PDMS,预聚温度为80-85℃,预聚时间为120min左右,PDMS占体系的5%左右时,制备的SiPU乳液粘度为8-23mPa·s、粒径分布为23-94nm、耐水性为9.0%-14.2%、抗张强度可达15.072MPa、断裂伸长率可达740.7%。最后,以SiPU为壳层,以丙烯酸酯类为核层,采用半连续预乳化种子乳液聚合法合成了Si-PUA乳液,研究了温度、搅拌速度、核壳质比等对乳液及涂膜性能的影响。研究发现:聚合温度为80℃左右、干燥温度为35℃左右、搅拌速度为100-105r/min、核壳质比为2:1,乳化剂配比为2:1,乳化剂用量为3.0-3.5%,引发剂用量为0.5-0.7%,固含为35%左右、湿度为40%左右时制备的乳液及乳胶膜综合性能较为优良,抗张强度达到5.5473MPa,断裂伸长率达到408.3%,膜层耐水性达到6.6%,硬度为1H,光泽度达到80.2。