蒽醌型蓝色扩链剂及其PUA共聚物乳液的制备与性能

首先以1-甲氨基-4-溴-蒽醌和2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇为原料,通过取代反应合成了蒽醌型蓝色扩链剂1-(1,1-二(羟甲基))乙氨基-4-甲氨基蒽醌(HMEMAQ),并将其与N,N-二(2-羟乙基)丙烯酰胺作为扩链剂合成出聚氨酯预聚体,然后经与甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的接枝乳液共聚合制备出了性能稳定的共聚型蓝色聚氨酯-丙烯酸酯共聚物(PUA)乳液.然后用1H-NMR、FTIR、UV-Vis吸收光谱、粒度和电位分析、氙灯老化等方法对HMEMAQ的化学结构、PUA乳液及乳胶膜的性能进行了表征.研究发现,在N2气氛下,用偶氮类AIBN作为引发剂可以有效避免PUA乳液合成过程中生色基团的氧化变色现象.当AIBN用量达到不饱和单体的2 wt%时,接枝反应的单体转化率可达到99.9%.HMEMAQ用量对乳液的胶体性质和单体转化率没有明显影响.PUA聚合物和HMEMAQ的UV-Vis吸收光谱保持一致,最大吸收波长均为640.8 nm.与具有相同生色基团的共混型蓝色PUA乳胶膜相比,共聚型PUA乳胶膜的耐光色牢度和耐溶剂色牢度有明显的提高.     

光引发常规乳液聚合制备氨基聚苯乙烯纳米粒子

采用一种简单易行的方法制备了氨基功能化的聚苯乙烯纳米粒子.首先,采用4-乙烯基苄氯与1,3-丙二胺置换反应制备了含有氨基功能基团的可聚合单体N-(3-氨基丙基)对乙烯基苄基亚胺(CVPD).然后,采用乳液聚合,以苯乙烯(St)和CVPD为共聚单体,水溶性的4-(2-羟乙氧基)苯基-(2-羟基-2-丙基)酮(Irgacure 2959)为光引发剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为乳化剂,经紫外光辐照引发,合成了P(St-co-CVPD)二元共聚物的纳米胶乳.体系的乳化剂用量仅为体系总质量的0.1 wt%～0.8 wt%,远小于常用来制备纳米粒子的微乳液体系的乳化剂用量.用透射电子显微镜(TEM)和激光粒度分析仪(DLS)表征了P(St-co-CVPD)纳米粒子的粒径和粒径分布.用红外光谱(FTIR)和核磁共振(NMR)证明了P(St-co-CVPD)纳米粒子上氨基的存在,并通过茚三酮显色反应定量检测了氨基含量.分别研究了单体配比,引发剂浓度,乳化剂用量以及紫外光强度对反应体系的影响.实验结果表明,产物粒子尺寸为30～600 nm,氨基通过共价键连接在粒子上,其含量为1.2×10-5～1.6×10-4 mol/g.该乳液体系聚合反应速率较快,单体转化率在60 min内即可达到80%.所得粒子的氨基含量可以通过单体配比进行调节.粒子尺寸可通过单体配比,引发剂浓度,乳化剂用量以及紫外光强度进行调节.     

含氟/硅丙烯酸酯核壳型乳液的合成及性能

采用半连续种子乳液聚合法, 在十二烷基硫酸钠(SDS)/辛基苯基聚氧乙烯醚(TX-10)复合乳化剂的作用下, 合成了以丙烯酸丁酯(BA)为核, 以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为壳的核壳型含氟/硅丙烯酸酯聚合物乳液. 利用FTIR, TEM, SEM-EDX和DSC等手段对乳液组成、乳胶粒子结构、膜表面及断面形态等进行了表征, 讨论了氟/硅含量对聚合物膜性能的影响. 结果表明, 核-壳粒子尺寸为20~30 nm, 乳液膜的性能与膜表面氟和硅的含量及相容性有较大的相关性, 当m(氟)∶m(硅单体)=3∶1时, 形成的膜均匀透明, 吸水率较低, 尺寸稳定性较好.     

核壳结构三元含氟丙烯酸酯乳液的制备及表征

以甲基丙烯酸三氟乙酯(Actyflon-G03)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料,采用质量比为 1/1 的 OP-10/SDS 复合乳化荆,利用种子乳液聚合法,合成了核壳结构共聚物乳液.研究了温度对聚合反应、氟单体含量对聚合物膜吸水性及硬度的影响,采用 DSC、SEM-EDX、TEM 表征了共聚物膜的性能及乳胶粒子特征.结果表明:当 Actyflon-G03 含量为 23.28%时,核壳型结构粒子呈球形分布,粒径约为 80～110 nm,膜吸水率最低,硬度最高,并有 75.85%的最大转化率和 0.58%的最低凝胶率.SEM-EDX 分析显示,氟原子在成膜过程中向膜表面迁移,降低了膜的表面能.     

亲水单体对聚氨酯-含氟丙烯酸酯复合乳液颗粒和表面性能的影响

为了提高聚氨酯-丙烯酸酯聚合物的耐水性和耐溶剂性, 将N-甲基二乙醇胺(MDEA)扩链的交联聚氨酯丙酮溶液作为反应介质, 以苯乙烯、丙烯酸丁酯、含氟丙烯酸酯(FA)为单体, 过氧化苯甲酰为引发剂, 通过溶液聚合相转化法制得新型阳离子聚氨酯-含氟丙烯酸酯复合乳液. 研究了MDEA对聚合物水分散液的乳胶粒径、Zeta电位以及乳胶膜表面性能的影响, 并用FTIR, TEM对聚合物的结构和乳胶粒形态进行了表征. 结果表明, MDEA的添加利于降低乳胶粒径, 但对乳胶膜的疏水性能有不利影响, 当MDEA的质量分数为13.15%时, FPUA乳胶粒的形态呈球形, 粒径约为253 nm, 乳胶膜的表面自由能低于25.1 mJ/m², 接触角衰减速率约为0.38 (º)/min. 另外, 乳胶膜的高温处理能够使表面自由能降低11.5%以上.     

多乙烯基硅油改性丙烯酸酯乳液的合成及性能

以自制阳离子型乳化剂H、多乙烯基硅油和丙烯酸类单体为主要原料,采用一步法和半连续种子乳液聚合法合成有机硅改性丙烯酸酯乳液。研究了不同聚合方法、不同有机硅含量对硅丙乳液乳胶膜的吸水率、疏水性能的影响,通过纳米粒度-Zeta电位分析仪、接触角仪、红外光谱、透射电镜对乳液及聚合物结构进行了表征。结果表明有机硅单体参与了聚合,乳液稳定性好、平均粒径小。采用半连续种子乳液聚合法合成乳液,有机硅最大添加量为40%(占壳层单体总量),乳胶膜的吸水率只有3.2%,对水的接触角达到105.2o。     

硅丙乳液的合成工艺研究

采用半连续种子乳液聚合工艺,以乙烯基三乙氧基硅烷(VTS)为改性剂、十二烷基硫酸钠(SDS)和烷基酚聚氧乙烯醚(OP-1O)为复合乳化体系,在引发剂过硫酸铵(APS)的作用下合成稳定的硅丙乳液.利用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对涂膜进行了表征.结果表明:单体转化率随乳化剂用量、引发剂用量、有机硅用量、聚合温...     

PMMA-PAN核壳结构复合乳胶的制备与表征

采用疏水引发剂引发的半连续无皂乳液聚合法,合成了Z均流体力学直径约70nm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米乳胶。以PMMA纳米乳胶为种子,采用疏水引发剂引发的种子乳液聚合法,制备了PMMA-聚丙烯腈(PAN)核壳结构复合乳胶。采用动态光散射、傅里叶红外光谱、扫描电镜和透射电镜表征了各种乳胶粒的组成、尺寸、结构和微观形态。研究了反应温度、单体用量和表面活性剂用量对PMMA-PAN复合乳胶粒的结构和形态的影响。结果表明:PMMAPAN复合乳胶粒为核壳结构,其壳层厚度可通过改变单体用量进行调整。     

含氟丙烯酸酯共聚乳液的制备及表征

采用十二烷基硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)混合乳化剂，制备了粒径为40-50nm的甲基丙烯酸全氟辛基乙酯(FMA8)-甲基丙烯酸丁酯(BMA)-甲基丙烯酸(MA)共聚物乳液。通过DSC、、FTIR、^1H-NMR等手段对共聚物进行了表征。考察了乳液的稳定性、乳胶膜的吸水性和耐溶剂性以及全氟单体的含量对聚合反应的影响。     

P(St-AM)核壳聚合物微球的制备及其光子晶体膜

采用一步乳液聚合法,调节引发剂用量,制备了不同粒径的具有核壳结构的功能性聚(苯乙烯-丙烯酰胺)乳胶微球.用透射电子显微镜表征了乳胶微球的核壳结构和粒径,所制微球的粒径分别为195,217,234和255 nm.用红外光谱对微球的化学成分进行了表征,证实聚丙烯酰胺已包覆在聚苯乙烯外层.通过竖直沉积自组装法制备了聚合物微球的光子晶体薄膜.扫描电子显微镜表征了所制光子晶体膜的表面形貌,反射和透射光谱表征了光子禁带.结果表明,聚合物微球以面心立方紧密堆积,其(111)面与基底平行;微球粒径不同,光子晶体的光子禁带不同.制备了不同光子禁带的光子晶体,禁带分别位于473,515,574和630 nm,相应的薄膜分别呈蓝色、绿色、黄色和红色,对于光子晶体的拓展和应用具有重要的意义.     

含氟丙烯酸酯共聚物表面性能的稳定化研究

为提高传统含氟丙烯酸酯乳胶膜表面性能的稳定性,以γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(MPS)作为可交联单体,采用细乳液聚合法合成了MPS改性的含氟丙烯酸酯共聚物,利用DLS、TEM、IR对聚合物进行表征,研究了MPS对合成乳液的稳定性、涂膜性能和膜表面接触角稳定性的影响。结果表明,细乳液聚合法适合用于对水敏感单体的聚合,合成的纯丙烯酸酯乳胶为球形结构,平均粒径为92 nm,而氟丙乳胶和含3%MPS的含硅氟丙乳胶形成了典型的核壳结构,平均粒径分别增大至107 nm和103 nm,含硅氟丙聚合物中存在Si-O-Si的交联结构。涂膜性能测试表明,MPS的引入增加了共聚物膜的硬度、耐溶剂性和耐水性。接触角测试表明,随MPS用量的增加,乳胶膜对水的初始接触角和动态接触角随时间的降低值均呈先增大后减小的趋势,共聚体系中加入适量MPS,通过含氟链段与MPS链段的协同作用,可显著提高涂膜表面性能的稳定性。     

氧化还原低温引发MMA/BA超浓乳液薄层共聚合的研究

以甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯(MMA-BA)作为混合单体、以乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)和共乳化剂十六烷醇(CA)作为复合乳化剂体系、聚乙烯醇(PVA)为液膜增强剂,制备了稳定的超浓乳液.以过氧化二苯甲酰(BPO)和N,N′-二甲基苯胺(DMA)为氧化还原引发体系,用一种新的超浓乳液薄层技术,在较低温度下引发共聚合.探讨了液膜增强剂种类和聚合环境对聚合稳定性影响;研究了薄层厚度,薄层面积,聚合温度和加热方式对体系(包括单体和水)挥发性和转化率的影响.比较了薄层和试管聚合的速率.用透射电子显微镜观察了水浴与烘箱加热方式下聚合物乳胶粒的形态,得到了在水浴中反应后的聚合物粒子平均粒径和分散度都减小的结果.     

含氟侧链在自交联含氟乳胶膜上的排列

借助JC2000A静态接触角测量仪和XPS对所制备的自交联含氟乳液涂膜进行表征及分析, 分别利用实验法和基团贡献法计算涂膜的表面自由能, 探讨含氟侧链在自交联含氟乳胶膜的排列. 结果表明, 增加含氟单体的用量, 可以降低含氟聚合物涂膜的表面自由能, 但当含氟单体用量超过20.3％时, 涂膜的表面自由能的变化不大, 含氟乳胶膜具有良好的自我恢复性能. 进一步的研究结果表明, 含氟聚合物乳液成膜后含氟侧链在涂膜表面的排列是一种无规则排列.     

荧光探针法研究核壳结构有机硅-丙烯酸酯乳液的聚合行为

以芘为荧光探针,探讨了有机硅-丙烯酸酯核壳乳液聚合过程中,芘的第一振动峰(373 nm处)与第三振动峰(384 nm处)荧光强度的比值I1/I3与乳化剂、有机硅单体(D4)和引发剂(KPS)用量之间的关系,并结合聚合过程中探针芘的I1/I3峰值与单体转化率及乳胶粒形态演变之间的关系,研究了核壳结构有机硅-丙烯酸酯乳液的聚合行为.研究结果表明,探针芘的I1/I3峰值随乳化剂用量,D4用量,KPS用量不同发生相应的变化,随单体转化率的增加而增大.当乳化剂用量、D4用量、KPS与总单体的质量比依次为2 g、8 g、0.7%时,得到的乳液具有优良的综合性能.聚合反应过程中,当种子乳胶粒转变为核壳乳胶粒时,芘的I1/I3峰值仍呈现出明显的转变,说明有机硅-丙烯酸酯核壳乳液具有互穿聚合物网络结构.因此,荧光探针可用于研究有机硅-丙烯酸酯核壳乳液聚合反应进程.     

光致变色含氟丙烯酸酯涂层的制备及性能

选取十二烷基硫酸钠(SDS),辛基苯基聚氧乙烯醚(OP-10)为复合乳化剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,将2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯(PFM)与丙烯酸酯类单体采用预乳化-半连续种子乳液聚合法进行乳液共聚,再将羟基螺吡喃(SPOH)与乳液进行物理共混,制得光致变色含氟丙烯酸酯乳液。 通过多种表征手段研究丙烯酸正丁酯(n-BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)软硬单体的质量比,SPOH的用量对聚合反应和乳胶膜性能的影响。 结果表明,加入含氟单体后乳胶膜与水、油的接触角提高,热稳定性提高;加入SPOH的质量分数为1.25%时,乳胶膜具有较好的光致变色性能。     

不饱和端基超支化聚合物/丙烯酸酯共聚乳液的研究

利用Si—H加成反应制得了以CC为端基的超支化含硅聚合物,并将其与丙烯酸酯类单体进行乳液共聚,对聚合反应机理及所得聚合物的性能进行了测试分析.结果表明,含有大量CC端基的超支化含硅聚合物能与丙烯酸酯类单体稳定聚合,制得了平均粒径小于100nm高度交联的乳胶粒子.共聚物的红外光谱证实,超支化聚合物的不饱和端基已全部反应,形成了以超支化聚合物为多臂交联点的交联型乳胶粒子.随聚合体系中超支化聚合物用量的增加,乳液聚合反应速率增大,乳胶粒粒径减小,共聚物热稳定性显著提高.     

三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-苯乙烯沉淀聚合高产率制备高交联单分散聚合物微球

以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)-苯乙烯(St)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为自由基引发剂,通过在乙醇中的沉淀聚合可制得高交联单分散P(TMPTA-St)聚合物微球.对单体转化率,微球以及可溶性低聚物的产率进行了测试.结果表明,使用10 wt%至60 wt%的交联剂TMPTA进行聚合可获得单分散微球,产率在50%左右.增加TMPTA用量可提高微球产率和单体转化率.增加引发剂AIBN用量对提高微球产率也有促进作用,但同时可溶性低聚物产率也增加.向乙醇中加入水作为反应介质结合适当增加AIBN用量可使单体转化率达到98%,微球产率高于90%.对实验结果进行了解释,对聚合机理进行了讨论.     

乙醇或乙醇-水为新的溶剂体系沉淀聚合制备单分散聚合物微球

以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)作交联剂,, 苯乙烯 (St) 作共聚单体,, 偶氮二异丁腈(AIBN)作引发剂,, 在低毒性乙醇和乙醇-水混合物这一新的溶剂体系中沉淀聚合反应4 h制备了单分散交联微球. 通过提高交联剂用量、引发剂用量和改变反应介质中水的用量探讨了提高单体转化率的方法. 结果表明,, 提高引发剂用量和增加溶剂中水的用量都能有效提高单体转化率并制得粒径均匀的微球. 保持其他条件不变,, 在乙醇中使用2 wt% AIBN仅能得到79%的单体转化率,, 提高AIBN用量至6 wt%或在介质中增加水的用量至28 vol%,, 在制得单分散微球的同时单体转化率可以达到95%以上. 文中对微球的形成机理和提高单体转化率的方法给出了理论解释.     

表面引发接枝聚合法制备凹凸棒土/聚甲基丙烯酸甲酯杂化粒子的研究

将γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)接枝到凹凸棒土(AT)表面,制得表面键合伯氨基的改性粒子AT-APTES;通过AT-APTES表面的伯氨基和过硫酸铵(APS)构成氧化-还原引发体系,采用无皂乳液法实现甲基丙烯酸甲酯(MMA)在AT表面接枝聚合,制得最高接枝率为29.4%的杂化粒子AT-g-PMMA;采用红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)以及热失重分析(TGA)等方法对杂化粒子AT-g-PMMA进行了表征;研究了主要配方及工艺条件对表面引发接枝聚合接枝率的影响.结果表明,伯氨基-过硫酸铵引发体系可以有效引发MMA在AT表面接枝聚合,由于引发点位于AT表面,故接枝率较高.本研究体系适宜的温度为65℃,单体MMA用量为水质量的6%,APS用量为单体质量的1%,此工艺条件下可有效减小均聚反应对接枝聚合反应的影响.先接枝到AT表面的聚合物对后续的接枝聚合反应产生抑制作用,接枝率越高,抑制作用越大.     

半互穿聚合物网络BVV的制备及其性能研究

以丙烯酸丁酯(BA)和醋酸乙烯酯(VAc)为单体,对VAc与乙烯的共聚乳液(VAE)进行改性,通过乳液聚合制备了半互穿聚合物网络BVV.考察了乳化剂、交联剂、引发剂以及反应时间等条件对转化率及BVV稳定性的影响.BVV的剥离力度及其乳胶膜的吸水率的测定结果证明BVV耐水性及粘接强度较VAE明显增强.光学显微镜照片显示BVV的互穿结构已经形成.