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第 9 期 李菁熠，等: 高固含量 UV 固化水性 PUA 的制备及性能 ·1619·
主要是由于 PEG600DA 含量增加，交联密度提高， 强度增强；当 PEG600DA 质量分数高于 6.09%时，
所以热稳定性增强；而 PWPUA4 热稳定性下降是由 过度交联导致分子链的自由移动性下降使力学性能
于过多的 PEG600DA 降低了乳液的稳定性，聚合物 下降 [22] 。断裂伸长率的降低是由于 PEG600DA 的交
微相分离加重，所以热分解温度降低。结合 DTG 曲 联作用，提高了聚合物的交联密度，限制了分子链
线（图 4b），聚合物胶膜出现了两个明显的热分解 段的自由移动，所以，断裂伸长率相应地降低 [9,13] 。
峰，位于 270~300 ℃归于软段的热分解，可以看出
随着 PEG600DA 用量增加，此分解段温度提高。在
350~400 ℃之间出现的热损失峰归于光固化双键交
联 和其他化 学交联， 此分解温 度表现为 随
PEG600DA 质量分数增加先增大后减小 [20] 。
2.5 DSC 测试
玻璃化转变是非结晶聚合物材料由高黏态向玻
璃化转变的内在特质。采用差示扫描量热仪对聚合
物的玻璃化转变温度（T g ）进行测定 [21] ，结果如图
5 所示。
图 6 PEG600DA 质量分数对胶膜力学性能的影响
Fig. 6 Effects of mass fraction of PEG600DA on the mechanical
properties of PWPUA films
3 结论
以 PEG600DA 作为可 UV 聚合乳化剂，制备得
到稳定的高固含量（54%）PWPUA 乳液，并用红外
光谱证明了所合成的 PWPUA 与设计结构相符。DLS
和 TSI 结果表明：当 w(PEG600DA)=6.09%时，乳液
图 5 PWPUA 胶膜的 DSC 曲线 粒径低至 31.86 nm，并表现出最佳的胶体稳定性；
Fig. 5 DSC curves of PWPUA films DSC 结果表明：随 PEG600DA 质量分数的增加乳胶
膜的软段玻璃化转变温度 T gs 上升，硬段玻璃化转变
由图 5 可以看出，所有胶膜的 DSC 曲线表现出
温度 T gh 下降。研究了 PEG600DA 质量分数对胶膜
两个玻璃化转变温度：T gs 和 T gh 分别为软、硬段玻
热稳定性及力学性能的影响，结果表明：w(PEG600DA)=
璃化转变温度 [12] 。随 PEG600DA 质量分数的增加， 8.87%时，最高降解温度达到了 396.483 ℃，热稳定
T gs 从 53.18 ℃提高到 62.61 ℃，这是由于胶膜 UV
性最佳；当 w(PEG600DA)=6.09%时，胶膜拉伸强度
作用下，双键固化形成交联网络导致 T gs 提高。而 最大。综上分析，采用此工艺制备得 UV 固化聚氨
T gh 下降的主要是由于 IPDI 和 DMBA 等硬段含量的 酯丙烯酸酯纳米乳液适用于水性涂料领域。
降低导致 T gh 减小。此外，所有胶膜的 T gs 和 T gh 均
高于室温，说明聚合物脆性高于韧性，适合水性涂 参考文献：
料等领域。 [1] Lin X F, Zhang S Y, Qian J. Synthesis and properties of a novel
UV-curable waterborne hyperbranched polyurethane [J]. Journal of
2.6 应力应变
Coatings Technology and Research, 2014, 11(3): 319-328.
图 6 显示了拉伸性能中拉伸强度和断裂伸长率 [2] Dai Y T, Qiu F X, Xu J C, et al. Preparation and properties of
的平均值及其标准偏差。 UV-curable waterborne graphene oxide/polyurethane-acrylate composites
[J]. Plastics, Rubber and Composites, 2014, 43(2): 54-62.
由图 6 可以看出，随着 PEG600DA 质量分数的 [3] Xu J C, Rong X S, Chi T C, et al. Preparation, characterization of
增加，PWPUA 胶膜的抗拉强度呈现先增加后逐渐降 UV-curable waterborne polyurethane-acrylate and the application in
metal iron surface protection [J]. Journal of Applied Polymer
低的趋势，而断裂伸长率持续降低，当 w(PEG600DA)=
Science, 2013, 130(5): 3142-3152.
6.09%时，胶膜拉伸强度最大为 27.82 MPa。拉伸强 [4] Wang L (王磊), Lai X J (赖小娟), Ma S Y (马少云), et al. Preparation of
度先增加后降低的原因如下：当 PEG600DA 质量分 UV curable waterborne polyurethane and its application in coatings[J].
Journal of Shaanxi University of Science and Technology (陕西科技
数低于 6.09%时，体系交联密度增大，同时其极性 大学学报), 2013, 31(3): 60-63, 67.
分子结构增强了分子间作用力和内聚能，所以拉伸 [5] Jiang L (姜丽), Xu T T (许甜甜), Ye J G (叶锦刚). Synthesis and
