聚氨酯(PU)是一类性能较为全面的材料，其分子链上除了含有大量的氨基甲酸酯链段外，还含有醚键、酯键、脲键等活性基团。这种结构使聚氨酯材料表现出良好的力学性能，优异的弹性、耐寒性、耐有机溶剂等性能，已广泛应用于皮革、涂料、粘合剂、建筑、造纸等行业。但单一聚氨酯涂膜的耐水性、耐化学品性、光泽性、机械强度不够好中国机械网okmao.com。
丙烯酸树脂(PA)是以各种丙烯酸(酯)及其他乙烯基单体聚合而得，具有机械强度高、耐老化、耐光不变黄、耐水性好等优点。但存在柔韧性、附着力、耐有机溶剂性、耐化学品差，高温发黏、低温发脆等缺点。聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)耐酸、碱油性能优异。为把PU 与PA、PAN、PS 的优点结合起来，取长补短，获得综合性能优异的聚氨酯产品，加强和拓宽其应用领域，人们对其进行了大量的改性研究。
蓖麻油型聚氨酯是近年来在我国崭露头角的一种新型高分子材料，蓖麻油型聚氨酯的特点是固含量较高，蓖麻油组分中长链非极性的脂肪酸使涂膜具有良好的耐水性和柔韧性。本文采用互穿网络(IPN)方法，用丙烯酸酯树脂对聚氨酯进行改性，并加入丙烯腈、苯乙烯单体，形成聚氨酯、丙烯酸树脂、聚丙烯腈、聚苯乙烯等几种聚合物分子相互交织的互穿聚合物网络，制备耐蚀性较强的涂料。
1 实验部分
1.1 原料
2,4 -甲苯二异氰酸酯、蓖麻油、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、苯乙烯、过氧化苯甲酰、醋酸乙酯、苯、二甲苯、丙烯腈、二月桂酸二丁基锡、丙烯酸、硫酸、氢氧化钠、氯化钠。
1.2 蓖麻油聚氨酯预聚物的合成
在带有温度计、冷凝管、搅拌装置的三口烧瓶中加入蓖麻油及二甲苯，加热至80℃，搅拌下滴加2,4-甲苯二异氰酸酯及二月桂酸二丁基锡的混合液，滴加保温搅拌2 h，滴加完毕后再保温搅拌2 h，降温后加入适量BPO 出料，即得淡黄色黏稠状液体。
1.3 丙烯酸树脂的合成
合成丙烯酸树脂各原料的质量比
按配方将适量甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸在混合溶剂醋酸乙酯/二甲苯中用过氧化苯甲酰引发聚合，反应完毕降至室温，再在反应体系中加入丙烯腈、苯乙烯单体及催化剂二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀待用。
1.4 IPN聚氨酯涂膜的制备
将聚氨酯预聚体与丙烯酸树脂两组 分按照基团— NCO 与— OH 的摩尔比为1:1 进行混合，混合物在一片经过处理的铁片表面制成涂膜，常温固化，放置7 天后测定其性能。
1.5 分析测试与性能表征
(1) 红外光谱分析。
(2) 涂膜的硬度 ：用铅笔法测定涂膜的硬度，试样一和试样二涂膜的硬度为3H 左右。
(3) 涂膜的柔韧性：用缠绕法测定涂膜的柔韧性，把试样一和试样二分别在铁片上成膜，自然风干放置７天后，把铁片在铅笔上缠绕，１天之后把铁片还原成平整状态，它们的涂膜都没有折痕，柔韧性良好。
(4) 涂膜的附着力：划圈法测定涂膜的附着力，试样一和试样二涂膜均为2 级。
(5) 耐水及耐化学品性能测试：把样品膜干燥24 h，取一定质量的涂膜在25℃下浸没于水、酸、碱、盐介质中，24 h后取出用滤纸吸去表面吸附的溶剂，称其质量。按下式计算吸水率或溶胀率(W%) ：
W% ＝[(W1 － W0)/W0]´100%
式中：W1 为浸泡过介质后的质量 ；W0 为浸泡介质前的质量。
2 实验结果及分析
2.1 红外光谱图
图1 聚氨酯预聚体合成前后物料红外光谱图
曲线1 是蓖麻油，曲线2是2,4-甲苯二异氰酸酯，曲线3 是反应后的聚氨酯预聚体。图中3343 cm-1为羟基的特征吸收峰，2273 cm-1为— NCO 的特征吸收峰。观察曲线2 和曲线3，发现曲线2 的— NCO 特征吸收峰比曲线3 的— NCO特征吸收峰宽，而曲线3的3343 cm-1为羟基的特征吸收峰，比曲线1的3343 cm-1为羟基的特征吸收峰小，这说明蓖麻油中的— OH与2,4 -甲苯二异氰酸酯中的一部分— NCO 反应。
聚氨酯预聚体合成前后物料红外光谱图
由图2 和图3 对比可见，经过24 h后2273 cm-1处— NCO 基的特征吸收峰明显减弱，说明固化所进行的主要是— NCO 基和羟基的反应，存在的小峰与— CN 基有关。
聚氨酯预聚体与丙烯酸树脂混合24h后的红外图
2.2 涂膜的耐腐蚀性能
涂膜在不同介质中的耐蚀性能
试样一与试样二相比，其耐有机溶剂、耐盐、耐水性能接近，但试样一比试样二的耐酸、碱、油的性能大大提高。分析样品的配方组成，试样一中丙烯腈、苯乙烯在涂膜中形成聚丙烯腈、聚苯乙烯网络，利用聚丙烯腈、聚苯乙烯优异的耐酸、碱、油等性能使得涂膜的耐化学腐蚀性能进一步提高。
2.3 原料的选择
2.3.1 蓖麻油
蓖麻油除具有三羟基外，双键的存在可使聚氨酯、丙烯酸树脂、聚丙烯腈聚合物网络间不仅存在物理相互贯穿，而且形成了一定数量的化学交联键。采用使异氰酸酯基与蓖麻油进行反应生成预聚体的方法，不仅可减少预聚体中异氰酸酯基的含量，降低涂料的毒性，又可利用蓖麻油的抗蚀性，提高涂料的防腐蚀能力。
2.3.2 丙烯酸
丙烯酸单体一方面可加速— NCO 与— OH 的交联反应，另一方面又可降低涂料黏度，提高涂层附着力，因此配方中添加了一定比例的丙烯酸．
2.3.3 甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的比例
甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的投料比
改变甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的投料比，观察涂膜的铅笔硬度 ：配方一硬度为HB，配方二的硬度3H，配方三的硬度在4H，其中配方一的硬度有点过软。甲基丙烯酸起着硬单体的作用，而丙烯酸丁酯起着软单体的硬度，所以通过改变甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的比例，来得到硬度适当的涂膜，同时也兼顾涂膜的光泽、固化时间、耐磨性、耐湿热、抗老化等性能，所以将软、硬单体的配比设计为质量比接近2:3。
3 结论
利用丙烯酸树脂、丙烯腈、苯乙烯与蓖麻油聚氨酯反应，制得双组分互穿网络聚合物涂料，改性后所得涂料综合了几种聚合物的优点，具有优良的柔韧性、附着力、耐磨性、抗腐蚀性，应用范围将会更加广泛。