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。     

聚硅氧烷/丙烯酸酯核/壳复合胶乳的粒径分布与成核机理

通过种子乳液法合成出具有高有机硅含量核 壳结构的聚硅氧烷 丙烯酸酯复合粒子 .研究了聚合方法、乳化剂浓度、引发剂浓度、单体滴加速度等工艺条件对复合乳液粒径尺寸、分布与形态的影响 ,并对复合乳液的成核机理进行了探讨 .研究表明 ,乳化剂浓度对乳液粒子的粒径分布和形态、结构有显著影响 ,引发剂浓度增加将使粒子粒径减小 ;相对一次投料法 ,种子乳液法生成的粒子分布窄 ,具有明显核壳结构 ,通过壳层单体滴加速度可以控制粒子的粒径尺寸和分布 ;而壳层丙烯酸酯聚合物主要是在聚硅氧烷种子表面的“过渡层”聚合、富集而成 .     

核/壳乳液聚合工艺中乳化剂的定量研究

以十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,采用多步种子乳液聚合方法制备了核/壳结构乳液,研究了乳化剂加入量以及加料速率对核壳乳液聚合的影响,并推导了核及壳乳液聚合阶段所需乳化剂量的计算公式.研究表明,当种子、核、壳乳液聚合阶段单体量分别为12g、50g和50g,种子乳液聚合阶段加入的乳化剂量为0.44g时,控制核、壳乳液聚合阶段乳化剂的加入量分别在0.64～2.07g及0.04～2.12g之间,且预乳化单体的滴加速度低于2.3g/min时,可以防止二次成核及新乳胶粒子的形成,制得粒径分布窄、核/壳结构明显的乳胶粒子.利用透射电镜(TEM)对所制备的核壳结构乳胶粒子的结构形态进行了验证,试验结果与理论预测结果一致.     

阳离子丙烯酸树脂乳液涂饰剂的合成研究

以丙烯酸二乙氨基乙酯及其它丙烯酸酯类、乙烯基类单体作为共聚单体,以过醋酸-双氧水为引发体系,采用核-壳乳液共聚方法,对阳离子丙烯酸树脂的合成进行了研究,结果表明;引发剂体系和乳化剂体系对乳液的性能、乳胶粒的形态结构、聚合物的性能以及工艺过程的平稳性至关重要。该项研究为阳离子丙烯酸系聚合物在制革业中的广泛应用奠定了基础。     

纳米SiO_2/含氟丙烯酸酯共聚物复合乳液的制备与性能及聚合动力学研究

采用原位聚合法制备纳米SiO2/含氟丙烯酸酯共聚物复合乳液,研究了其聚合反应动力学,并通过红外光谱(IR)、透射电子显微镜(TEM)、热失重(TGA)等方法表征所得产物的结构及形态、乳胶膜的耐热性能和表面性能.研究结果显示,聚合反应的表观活化能为83.15 kJ/mol,纳米SiO2/含氟丙烯酸酯共聚物复合粒子呈现出明显的核壳结构,纳米SiO2粒子的引入不仅改善了聚合物的耐热性能,也在一定程度上提高了乳胶膜的抗水性.对膜表面自由能的组成分析表明,与一般含氟乳胶膜的表面自由能的情况相反,该乳胶膜的表面能是由较大的极性部分和较小的色散部分组成.     

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.     

硅丙型核壳结构乳胶粒子的制备及成膜过程

采用分步乳液聚合方法, 分别在不同步骤中将乙烯基硅氧烷单体作为共聚单体引入聚丙烯酸酯类乳液共聚合体系中, 制备出具有窄分布多层核壳结构形态的硅丙型乳胶粒子. 利用透射电子显微镜(TEM)表征, 乳胶粒子具有硅丙型核壳结构; 动态激光散射(DLS)分析得到的乳胶粒子的直径与TEM数据相符; 同时由多频调制差示扫描量热(TOPEM-DSC)技术分析得到的乳胶粒子的3个玻璃化转变温度与实验设计相符, 证实乳液粒子的核壳结构; 利用Horus成膜仪对乳胶粒子成膜过程进行全程监控. 利用多种助剂制得水性木器涂料, 其漆膜的硬度、耐丙酮性、耐水性、耐醇性及耐压痕等性能优异.     

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。     

硅烷改性含氟丙烯酸酯共聚物乳液

利用正硅酸乙酯(TEOS)水解和长链烷基三甲氧基硅烷(WD-10)的硅烷偶联剂作用,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)为原料的核壳型含氟丙烯酸酯聚合物乳液进行原位复合改性。通过XRD、FTIR、SEM-EDX、TEM、RGD、DSC、NMR等测试技术分析和讨论了合成的聚合物乳液的乳胶粒子结构和形态,以及TEOS和WD-10含量对改性的聚合物乳液稳定性和对聚合物成膜性的影响。结果表明,TEOS水解产生了S iO2,核壳型结构粒子基本呈现圆形分布,粒径为40~50 nm。TEOS的最佳质量分数为3.1%~3.8%,WD-10含量宜控制在TEOS质量分数为0.9%~0.95%之间。     

MORPHOLOGY EVOLUTION OF POLY（St-co-BuA）/SILICA NANOCOMPOSITE PARTICLES SYNTHESIZED BY EMULSION POLYMERIZATION

Poly（St-co-BuA）/silica nanocomposite latexes were synthesized via conventional emulsion polymerization in the presence of 3-（trimethoxysilyl）propyl methacrylate modified colloidal nano-silica. The effects of surface property, particle size and content of colloidal nano-silica as well as the concentrations of monomer and surfactant on the morphology of nanocomposite latex particles were investigated by transmission electron microscope （TEM） and scanning electron microscope （SEM） in detail. Various interesting morphologies such as grape-like, Chinese gooseberry-like, pomegranate-like and normal core-shell structures were observed. Droplet nucleation mechanism competing with micelle nucleation mechanism was proposed to explain the morphological evolution of the nanocomposite particles.     

共溶剂性质对双亲性无规共聚物P(St-co-DM)胶束化行为及其性能的影响

以苯乙烯(St)和甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)为共聚单体, 通过普通自由基溶液聚合合成了双亲性无规共聚物P(St-co-DM). 用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(¹H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和差示扫描量热(DSC)仪对聚合物结构进行表征. 研究了共溶剂的性质对P(St-co-DM)自组装胶束结构及其乳化性能的影响. 用透射电镜(TEM)和动态激光光散射(DLS)表征了自组装胶体粒子的形态、粒径大小及其分布. 通过测量胶束在甲苯/水界面的接触角表征胶束表面性能. 结果表明: P(St-co-DM)以四氢呋喃(THF)为共溶剂自组装时, 胶束的临界聚集水含量较大, 胶束表面亲水性较强, 流体力学半径较大; 用二氧六环或THF为共溶剂, 水为选择性溶剂, P(St-co-DM)自组装可以得到外层松散、内层比较密实的球状胶束, 用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为共溶剂时, 胶束整体呈现比较密实的球状胶束; 分别用DMF、二氧六环和THF为共溶剂制备的胶束, 其接触角均值都小于90°, 可形成O/W型(水包油型)乳液. 乳化实验结果表明, 以二氧六环和THF为共溶剂制备的胶束作为颗粒乳化剂制备的乳液性能较好.     

二甲基二烯丙基氯化铵反相乳液聚合动力学及机理的研究

研究以异构烷烃混合物为连续相,以丁二酸二(2-乙基)己酯磺酸钠(Sodium-di-2-ethylhexylsulfosuccinate,CH~3CH~2CH~2CH~2CH(C~2H~5)CH~2OCOCH(SO~3Na)CH~2COOCH~2CH(C~2H~5)-CH~2CH~2CH~2CH~3,AOT)和山梨糖醇单油酸酯(SMO)为乳化剂,以偶氮二异庚腈(ADVN)为引发剂的二甲基二烯丙基氯化铵的反相乳液聚合,得到了R~P~,~0=kc^0^.^4~Ⅰ~,~0c^0^.^5~A~O~Tc^-^0^.^4~S~M~Oc^3^.^0~M~,~0的表观动力学表达式。首次提出并研究了反相乳液聚合中单体在单体液滴和胶束中的分配系数对聚合动力学的影响,成功地解释了初始聚合反应速度和单体浓度三次方成正比的原因。通过对胶粒(latex)直径、单体在油相中的溶解度、聚合反应速度与AOT浓度及搅拌速度间的关系的测定,证明聚合反应是通过胶束(micelle)成核机理而进行的。通过对不同单体浓度下的^1H NMR盐效应的研究,证明溶液聚合的速度和单体浓度二次方成正比不是由于生成双分子π配合物,而是由静电屏蔽效应和粘度的改变引起的。     

水性聚氨酯胶粘剂结构与性能的研究

以聚醚烽异氟尔酮二异氰酸酯为主要原料,以二羟甲基酸为亲水单体制备了一组不同配方组成的聚氨酯乳胶粘剂。通过粘度测定、粒度分析、力度性能的测试以及DSC分析,研究了新水剂含量、软链段的类型和加料方法对乳液及其胶膜性能的影响。结果表明：二羟甲基丙酸含量在3％－8％之间可获得比较稳定的乳液,并且两步法较一步法制得的乳液分散性好,但胶膜力学性能方面,一步法较好。     

The Effect of Weight Fraction of H-PDMS on the Latex Membrane and the Stability of Composite Emulsion of H-PDMS/Acrylate

High hydrogen-containing polymethylsiloxane(H-PDMS)/polyacrylate composite emulsion was synthesized by a drop-adding method for monomer emulsion. The effects of weight fraction of H-PDMS on the stability of composite emulsion, water resistance and heat-aging resistance of the latex membrane have been investigated. The TEM demonstrated that latex particles are a core-shell structure. By analyzing the spectrums of FTIR and ¹H-NMR, it can be indicated that H-PDMS had reacted with acrylate monomer resulting chemical bond formation. The core-shell structure and chemical bond play an important role to restrain phase separation of composite emulsion and enhance the stability of the emulsion. By analyzing the surface tension, apparent viscosity and morphological structure, the results showed that the stable composite emulsion system can be obtained in which the average latex particle size was smaller than 90 nm when weight fraction of H-PDMS is below 16% (based on the weight of acrylate monomer), the stable emulsion system can be obtained in which the average latex particle size becomes larger than 90 nm when the weight fraction of H-PDMS is above 20% of the acrylate monomer. The DSC demonstrated that the T_g of pure polyacrylate is 49°C, and there is only one T_g (35°C) when the weight fraction of H-PDMS is 13%, but there are two T_g (15°C and 25°C) when the weight fraction of H-PDMS is 16%. In addition, the water resistance and heat-aging resistance of composite latex membrane enhanced gradually with the increase of amount of H-PDMS.     

Structure and properties of novel fluorinated polyacrylate latex prepared with reactive surfactant

The novel fluorinated polyacrylate latex was successfully prepared by emulsion polymerization of perfluorononylene allyl ether, butyl acrylate and methyl methacrylate initiated by potassium persulfate in water and emulsified with the reactive surfactant. Films of the novel fluorinated polyacrylate latex were prepared by coating the latex directly on the clean glass sheet and allowed to dry at 80°C in the bake oven. The characteristics of the film such as hydrophobicity and glass transition temperature were studied; its structure was investigated by FTIR spectrometry and NMR. The influence of the fluorinated monomer content on the emulsion polymerization and performance of the latex were also studied. It was shown that the hydrophobicity and glass transition temperature of the latex are improved when the fluorinated monomer is introduced to copolymerize with other monomers, however, the stability of emulsion polymer and the conversion rate is decreased with the increase of its content.     

SiO2/聚甲基丙烯酸叔丁酯核壳复合微粒的制备与表征

以甲基丙烯酸-3-(三甲氧基硅基)丙酯(MPS)修饰的SiO2胶体粒子为种子,甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)为单体、十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,采用种子乳液聚合法制备了SiO2/聚甲基丙烯酸叔丁酯的核壳复合微粒。微粒经水解后形成具有pH敏感性的无机/有机复合微粒。研究了影响核壳复合微粒形态结构的因素,结果发现,控制SiO2种子乳液的质量分数在1.5%～2%,可避免聚合过程中生成纯聚甲基丙烯酸叔丁酯乳胶粒子;反应体系中乳化剂SDS的用量超过质量分数0.3%时,易形成纯聚合物乳胶粒子;SDS用量低于质量分数0.15%时,生成的核壳复合微粒易产生团聚;单体和交联剂用量升高,核壳复合微粒的壳层厚度增加,用量过高会导致核壳复合微粒出现团聚现象,并且有纯聚合物乳胶粒子生成。采用TEM、NMR和FTIR及接触角测试技术分析结果表明,复合微粒是由SiO和聚甲基丙烯酸叔丁酯组成的核壳结构微粒。     

P(MMA-M12-BPMA)乳液的合成及紫外吸收性能

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、可聚合乳化剂马来酸酐衍生物磺酸钠(M12)和可聚合紫外线吸收剂2-羟基-4-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯甲酮(BPMA)为原料,采用乳液聚合方法制备了P(MMA-M12-BP-MA)共聚物乳液。通过转化率、红外光谱、以及紫外吸收光谱测定,分别研究了M12含量对聚合反应速率的影响、所得共聚产物的结构、以及共聚物乳液和共聚物紫外吸收特性。结果表明,随M12含量增大,聚合反应速率增加;BPMA含量增大有利于提高共聚物乳液和共聚物紫外吸收性能。     

Polystyrene nanoparticles based on poly(butyl methacrylate-g-methoxypoly(ethylene glycol)) and poly(methyl methacrylate-g-methoxypoly(ethylene glycol)) graft copolymers

The solubilization of styrene by poly(butyl methacrylate-g-methoxypoly(ethylene glycol)) and poly(methyl methacrylate-g-methoxypoly(ethylene glycol)) graft copolymers has been examined. From turbidity measurements the solubility limit of the monomer in the micelles was obtained and the distribution coefficients were evaluated. Dynamic light scattering revealed that below the solubility limit, solubilization leads to a slight increase in micelle size, while above the solubility limit, there is a dramatic increase in particle size and turbidity as oil-in-water emulsions are formed through coalescence of monomer-swollen micelles. Polymerizations carried out below the solubility limit using the graft copolymer micelles as templates resembled microemulsion polymerizations in nature and led to very fine sterically stabilized polystyrene latex particles. Through careful control of the monomer concentration and the polymerization temperature it was possible to obtain spherical nanosize latex particles with similar size to those of the micelle precursors (10 nm) up to 11% monomer by weight. Polymerizations above the solubility limit, on the other hand, showed similarities with emulsion polymerizations and resulted in larger particles with higher polydispersity.     

荧光探针法研究乳化剂对硅/丙核壳乳液聚合行为的影响

用荧光探针(芘)法测定了十二烷基硫酸钠(SDS)、烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10),以及复配乳化剂的临界胶束浓度(CMC),并首次把荧光探针技术应用到硅/丙核壳乳液聚合反应的研究中.利用芘的I₁/I₃值,结合胶束微环境的极性变化规律和乳液聚合机理,探讨了乳化剂对聚合反应的影响.结果表明,荧光探针(芘)法可用于研究硅/丙乳液的聚合行为和确定乳化剂配比.通过粒径分析、透射电镜(TEM)对产品的结构进行了表征.