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本文主要研究了自交联的乙酰乙酰基聚氨酯/聚丙烯酸酯(PUA)复合乳液的合成及其涂膜性能。同时还制备了PUA与纳米二氧化钛溶胶的杂化膜,考察了它们的吸附与光催化性能。
合成了乙酰乙酰基聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液:用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己内酯二醇(PCL)、二羟甲基丙酸(DMPA)在二月桂酸二丁基锡(DBTDL)催化作用下得到异氰酸酯根封端的聚氨酯预聚体,用三乙胺(TEA)中和,使其乳化于水中得到水性聚氨酯预分散体,再用水合肼扩链得到含肼基的水性聚氨酯(PU);以此为种子乳液,采用分步法加入含有乙酰乙酰基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)的丙烯酸酯混合单体,构成酮-肼交联型聚氨酯/聚丙烯酸酯(PUA)复合乳液。通过紫外光谱分析,发现乙酰乙酰基单体已共聚到聚氨酯大分子链中;通过红外光谱分析,证实复合乳液成膜后存在酮-肼交联反应;通过测试PUA复合乳液粒径随时间变化,得知所合成的复合乳液稳定性较好。另外,交联改性后的复合膜耐溶剂性、耐水性、热稳定性得到了一定程度的增强,并且随着交联程度的增加,上述性能均得到增强;交联反应也改善了涂膜力学性能。通过测试水和庚烷在聚氨酯(PU)和聚丙烯酸酯(PA)膜表面上的接触角,从理论上预测了PUA膜的结构形态;通过透射电镜(TEM)分析,证实了复合乳液具有PU为壳、PA为核的反向核-壳结构。
将所得PUA复合乳液与二氧化钛溶胶共混,以期得到具有光催化活性的杂化膜。通过溶胶-凝胶法低温合成了油酸修饰的TiO2,将TiO2溶胶与PUA复合乳液混合,制得PUA-TiO2杂化膜。考察了PUA-TiO2杂化膜对罗丹明-6G的吸附和光催化降解行为,发现其吸附等温线可用Langmuir吸附方程加以描述,且具有显著的光催化降解性能。通过透射电镜观察,发现修饰后TiO2纳米粒子在PUA乳液中近似为球形且能均匀地分散。PUA-TiO2杂化膜催化RB-6G的表观光降解反应速率随着TiO2含量的增加而增大,校正后光降解速率存在一个最大值。