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.     

核壳乳液聚合法制备含氟硅丙烯酸酯乳液

以氟醇RfCH2CH2OH和乙烯基硅氧烷VTES为原料合成的氟硅单体,与甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯在复合乳化体系中通过核壳乳液聚合制备了稳定的氟硅共聚乳液。对氟硅单体和氟硅丙烯酸酯共聚物的结构用红外光谱进行了表征,结果表明,得到了目标单体和共聚物。共聚物的TEM形态观察发现,乳胶粒子具有明显的核壳结构,平均粒径在125 nm左右。与丙烯酸酯共聚物相比,氟硅丙烯酸酯共聚物乳胶膜的吸水率降低至8.32%,热分解温度提高了23℃,耐溶剂性与氟硅单体的含量关系不大。     

含氟/硅丙烯酸酯乳液的合成进展

含氟丙烯酸酯聚合物具有良好的成膜性、光泽性、柔韧性、耐污性及耐腐蚀性,广泛应用于防腐耐候涂料。但其对基体的附着性差,对颜料、填料的润湿性差,不耐低温,加之含氟丙烯酸酯单体价格昂贵,大量使用受到限制。含氟/硅丙烯酸酯共聚物不仅兼备了含氟聚合物的诸多优良性能,而且能有效地提高与基体的附着力并降低聚合物成本。本文综述了氟/硅改性丙烯酸酯乳液常用单体;核壳型乳胶粒的结构及影响因素;氟/硅丙烯酸酯共聚物合成路线。     

优化含氟丙烯酸酯共聚物乳胶膜表面性能的方法研究

含氟丙烯酸酯乳液由于氟的引入具有优异的表面性能,在涂料、胶粘剂、纺织助剂等领域得到广泛应用.然而含氟单体成本较高,而且产物中乳化剂的存在影响了含氟丙烯酸酯乳液涂膜的抗污、疏水疏油等特性.如何采取有效措施提高含氟丙烯酸酯共聚物乳胶膜的表面性能,是其走向产业化急需解决的问题.针对这方面问题,本文主要从含氟单体的利用率、设计乳胶粒结构、共聚物链结构以及乳胶膜的后处理等方面对近年来的研究成果进行了综述.     

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.     

阳离子无皂含氟丙烯酸酯的合成与表面性能

在合成甲基丙烯酸全氟辛酰氧基乙酯(FA)基础上,用半连续法制备了无皂阳离子含氟丙烯酸酯乳液。当乳液的粒径在100~200 nm、ζ电位大于40 mV时,乳液较稳定。阳离子亲水单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)在含氟丙烯酸酯中质量分数为0.10~0.18、固含量小于20%时乳液的稳定性好,且随DMC含量的增加稳定性提高;含氟丙烯酸酯乳胶膜的附着力与耐磨性好,乳胶膜的透湿率随DMC的增加而增加。随热处理温度的提高,膜表面自由能下降;经160℃热处理后膜发生了交联,表面自由能为18 mN/m,与聚四氟乙烯(PTFE)的表面能相近,DMC含量对膜表面自由能影响不大。XPS分析也表明膜表面氟含量随热处理温度的提高而增加。     

室温交联型硅丙微胶乳的合成研究Ⅲ.聚合工艺对聚合稳定性及胶膜性能的影响

采用两种聚合工艺(种子微乳液聚合法和单体预乳化法)分别合成了室温交联型有机硅改性丙烯酸酯聚合物微胶乳，研完了不同工艺条件对聚合稳定性、乳胶粒径和胶膜的结构性能的影响．     

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。     

含氟丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的制备及其表面性能的研究

研究了聚合工艺、含氟丙烯酸酯类单体种类和用量、苯乙烯和自由基引发剂用量及硅烷偶联剂、催化剂等因素对含氟丙烯酸酯-乙烯共聚物表面性能的影响。结果表明：聚合工艺、含氟丙烯酸酯类单体种类和用量对共聚物表面的憎水性能有显著的影响;采用延时滴加含氟丙烯酸酯类单体可提高共聚物膜表面的憎水性;随含氟丙烯酸酯类单体侧链含氟烷基的链长和氟原子数及含氟单体用量的增加,共聚物水接触角增大,吸水率下降;共聚物薄膜的硬度则与含氟丙烯酸酯类单体中α-取代基、侧链含氟烷基的链长和用量、苯乙烯用量、引发剂浓度等相关;硅烷偶联剂和催化交联剂的加入可提高共聚物薄膜的强度。     

含氟丙烯酸酯聚合物乳胶膜表面性质

采用XPS和界面张力仪分别测定了含氟丙烯酸酯聚合物乳胶膜表面的组成及水在其表面的动态接触角, 并用状态逼近方程模型计算了含氟聚合物乳胶膜的表面张力, 考察了温度对乳胶膜润湿性的影响. 结果表明, 含氟聚合物乳胶膜表层较深处的F 1s信号强度比近表面要弱, 乳胶膜表面张力随表面氟原子浓度增加在一定程度上呈现线性下降；含氟侧链(Rf)较长(碳原子数n＞6)的含氟聚合物, 其表面张力随Rf单元含量增加而下降的趋势显著高于Rf较短(n≤6)的含氟聚合物, 而水在含氟聚合物乳胶膜表面上的后退接触角θr随n增大出现急剧上升, n≥10 时, θr值几乎恒定不再随n增大而改变. 此外, 参与共聚的非氟丙烯酸酯酯基碳链较短时, 水在共聚物乳胶膜表面的θr随氟单元含量增加而增加的趋势更显著；温度超过40 ℃后, 水对聚合物乳胶膜的润湿性随温度上升略有改善.     

含氟聚丙烯酸酯乳液的合成、表征及其应用

以高交联性能的丙烯酸-4-羟基丁酯(4HBA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)等为聚合单体,通过延迟滴加氟单体的核壳乳液聚合工艺,合成了表面富含氟元素的含氟聚丙烯酸酯。采用红外光谱仪、热重分析仪、差示扫描量热仪、原子力显微镜、X光电子能谱仪及接触角测定仪表征了其性能与结构。分析结果表明:当G04质量为聚合单体总质量的20%时,聚合物干膜对水、油的接触角分别为94°和81°,表面能为31 J/m~2,交联单体4HBA的最佳用量为w(4HBA)=4%,该乳液在成膜过程中,氟元素优先向膜表面富集。     

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.     

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.     

核壳型含氟丙烯酸酯共聚物的合成及性能

采用饥饿态半连续种子乳液聚合方法, 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, 分别选用甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEM)、甲基丙烯酸六氟正丁酯(HFBM)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHM)为含氟单体, 合成以丙烯酸正丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和含氟单体为原料的核壳型结构含氟丙烯酸酯共聚物乳液. FTIR, 1H NMR, TEM和DSC分析结果显示, 获得了BA/MMA/含氟单体的共聚物乳液, 且乳液具有明显的核壳结构. DSC, TGA和SEM-EDX的分析显示, 核壳型结构的共聚物具有优异的热力学稳定性能和成膜性能; 长侧链或短侧链含氟单体对共聚物的热稳定性影响不明显, 但侧链较长的含氟单体所获得的聚合物在成膜过程中更易向表面迁移, 更能体现含氟聚合物的优点.     

氟代丙烯酸酯三元共聚物细乳液的合成与表征

在低乳化剂用量和不加助乳化剂的条件下,采用细乳液聚合方法,合成了平均粒径在110～150nm的氟代丙烯酸酯(FA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)及甲基丙烯酸丁酯(BMA)三元共聚物乳液.利用GPC,FTIR及¹HNMR谱表征了共聚物分子量和结构组成,采用激光光散射法研究了聚合过程中粒径变化规律,通过接触角方法对共聚物表面性能进行了表征.结果表明,油溶性引发剂AIBN引发FA-MMA-BMA三元细乳液共聚合的主要成核场所为单体液滴.即每个单体液滴都是一个独立的微型反应器,可避免因为单体水溶性的差异而使共聚组成产生漂移.细乳液聚合合成含氟共聚物乳液的分子量分布窄(1.3～1.5),乳液稳定性能好,共聚物在低含氟量下即表现出优异的疏水疏油性能.     

POSS基杂化含氟丙烯酸酯共聚物涂膜的表面相分离与疏水性研究王鹏金云皮丕辉文秀芳徐守萍程江

采用自由基溶液聚合法成功合成了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)基杂化含氟丙烯酸酯共聚物,并采用核磁共振仪(NMR)和凝胶渗透色谱仪(GPC)表征了共聚物,其中POSS和含氟单体分步加入到反应中.首先将共聚物溶解到三氟三氯乙烷(F113)和乙酸乙酯的混合溶剂中配制成溶液,然后通过直接在玻璃片上滴落共聚物溶液制备了共聚物涂膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪考察了F113和乙酸乙酯的配比对共聚物涂膜表面形貌、表面元素组成、表面粗糙度以及表面疏水性的影响.实验数据表明POSS在表面能够聚集成纳米颗粒并能极大增强涂膜表面粗糙度和疏水性.共聚物表面同时存在POSS聚集与有机相微相分离两类相分离行为,并形成了复合粗糙结构.虽然POSS和含氟段竞争迁移到表面,但是随着混合溶剂中F113的增多,涂膜表面含氟量越来越多,同时POSS在表面的聚集体越来越少,表面平均粗糙度越来越小,最终涂膜的疏水性越来越强,这说明F113有助于提升氟的趋表迁移能力,使涂膜表面含氟链段占据较多的表面空间,从而抑制了POSS在表面聚集分布.当使用纯F113作为溶剂时,共聚物涂膜的表面氟含量为45.25%,平均粗糙度为93.4 nm,此时静态水接触角最大为135.0?,表现出优异的疏水性.     

POSS基杂化含氟丙烯酸酯共聚物涂膜的表面相分离与疏水性研究

采用自由基溶液聚合法成功合成了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)基杂化含氟丙烯酸酯共聚物,并采用核磁共振仪(NMR)和凝胶渗透色谱仪(GPC)表征了共聚物,其中POSS和含氟单体分步加入到反应中.首先将共聚物溶解到三氟三氯乙烷(F113)和乙酸乙酯的混合溶剂中配制成溶液,然后通过直接在玻璃片上滴落共聚物溶液制备了共聚物涂膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪考察了F113和乙酸乙酯的配比对共聚物涂膜表面形貌、表面元素组成、表面粗糙度以及表面疏水性的影响.实验数据表明POSS在表面能够聚集成纳米颗粒并能极大增强涂膜表面粗糙度和疏水性.共聚物表面同时存在POSS聚集与有机相微相分离两类相分离行为,并形成了复合粗糙结构.虽然POSS和含氟段竞争迁移到表面,但是随着混合溶剂中F113的增多,涂膜表面含氟量越来越多,同时POSS在表面的聚集体越来越少,表面平均粗糙度越来越小,最终涂膜的疏水性越来越强,这说明F113有助于提升氟的趋表迁移能力,使涂膜表面含氟链段占据较多的表面空间,从而抑制了POSS在表面聚集分布.当使用纯F113作为溶剂时,共聚物涂膜的表面氟含量为45.25%,平均粗糙度为93.4 nm,此时静态水接触角最大为135.0?,表现出优异的疏水性.     

细乳液聚合制备阳离子型含氟烷基丙烯酸酯共聚物乳液

采用细乳液聚合技术制备得到稳定的阳离子型甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸十八烷基酯/含氟烷基丙烯酸酯共聚物乳液,考察了均质强度(振幅)、均质时间以及难溶助剂十六烷(HD)用量对阳离子型FA共聚物乳胶粒尺寸及形貌的影响.结合TEM和纳米粒度及电位分析仪测试数据分析发现,均质条件的改变明显影响该阳离子型FA共聚物乳胶粒的粒径大小,粒径在80～150nm之间变化.细乳液聚合技术得到内部形态多样的乳胶粒,长链的含氟烷基链微相分离,更有助于提高该FA共聚物乳胶膜的憎水性,水滴在经阳离子型FA细乳液处理后的棉布上的平衡静态接触角最高可达150°.     

氟硅协同改性丙烯酸树脂的合成与防污性能研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(FMA)、甲基丙烯酸聚二甲基硅氧烷基酯(SMA)、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯和丙烯酸乙酯为共聚单体,通过溶液聚合反应合成出侧链含有机氟、有机硅的丙烯酸树脂.通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振氟谱(19F-NMR)、红外光谱(FTIR)对聚合物的结构进行了表征.通过扫描电镜(SEM)、接触角测试和生物评价等方法,探讨了FMA、SMA含量对树脂涂膜性能的影响.结果表明氟硅改性的丙烯酸树脂比单独含氟或含硅改性的丙烯酸树脂具有更低的表面能,而且氟硅改性的丙烯酸树脂涂膜比商业化的聚硅氧烷涂膜具有更好的防污性能.     

带有羧基的含氟丙烯酸酯共聚物的制备及超疏水性能研究

以甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸全氟烷基乙基酯为单体,以可逆加成-断裂链转移方法合成含氟嵌段共聚物,同时以常规自由基溶液聚合制备相似组成的无规共聚物.采用溶剂挥发成膜方法成膜,研究共聚物组成与结构对膜表面形貌和疏水性能的影响.结果表明,羧基单体的引入改变了含氟丙烯酸酯聚合物的溶解性能和成膜性能,使用常用溶剂就可...