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水性聚氨酯是一类重要的水性环保树脂,阳离子水性聚氨酯(CWPU)因带有正电荷,特别适用于皮革、织物及纸张等表面处理。传统CWPU结构单一且含有亲水基团,因而耐水耐溶剂欠佳。常用改善CWPU耐水性的方式有两种:一是交联改性;二是将疏水基团引入聚合物中。本课题利用内交联剂与全氟烷基丙烯酸酯改性CWPU,合成了具有交联核壳结构的含氟阳离子水性聚氨酯丙烯酸酯(FPUA)。FPUA材料因其优异的表面性能,被广泛应用于高端建筑涂料、织物整理剂及皮革涂饰剂等领域,具有十分明显的工业价值。本课题首先以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与聚碳酸酯二醇(PCDL)为主要原料,N-甲基二乙醇胺(MDEA)为亲水扩链剂、三羟甲基丙烷(TMP)为内交联剂、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为封端剂,制备了以烯键封端的内交联型CWPU乳液。重点探讨了硬段含量、MDEA用量、TMP及HEMA用量对乳液及胶膜综合性能的影响。以上述制得的以烯键封端的CWPU乳液作为种子,与乙烯基单体如甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)均匀混合制备单体预乳化剂,通过核壳乳液聚合法制备了以PU为壳、PA为核的交联型FPUA复合乳液。重点探讨了核壳比PA/PU对FPUA乳液及胶膜表面性能、机械性能及耐热性等综合性能的影响。本课题采用透射电子显微镜(TEM)、接触角测量仪、X-射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)等对乳液及胶膜进行表征。结果表明:当w(硬段)=45%、w(MDEA)=8%、w(TMP)=1.5%、n(HEMA/-NCO)=1:1时,CWPU乳液贮存稳定性>6个月,硬度为H,附着力0级,抗冲击力为50Kg/cm~2,拉伸强度为7.8MPa。另外,当w(PA)=30%～50%时,FPUA乳液稳定性最高,胶粒在TEM下呈明暗交接的核壳结构;当w(PA)=30%时,拉伸强度达23.35MPa;当w(PA)=50%时,涂膜表面含氟量为14.75%,接触角高达98.5~o,吸水率降低了80%,展现出良好的疏水性能;胶膜在AFM观察下表面平整度较高,相区尺寸在<20nm范围内波动。