FeCl2–H2O2体系合成氟硅丙?苯胺共聚乳液的合成及性能研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)为功能单体,通过无皂乳液聚合法合成氟硅丙(FSi Ac)乳液,进而向乳液中加入苯胺(Ani)单体并引入FeCl_2和H_2O_2溶液,通过化学氧化法合成FSi Ac–Ani共聚乳液。讨论了FeCl_2与H_2O_2的物质的量比以及H_2O_2与Ani的物质的量比对乳液固含量、凝聚率、乳胶粒粒径及乳胶涂层接触角、吸水率、附着力和耐蚀性的影响。结果表明,FeCl_2–H_2O_2体系催化可以使Ani在FSiAc乳胶粒子表面聚合,当FeCl2与H_2O_2的物质的量比为1∶80,H_2O_2与Ani的物质的量比为2∶1时,共聚乳液固含量最高,凝聚率较小,乳胶粒子粒径约为120 nm,具有明显的核壳结构。电化学阻抗谱和极化曲线测量的结果表明此时乳胶涂层的耐蚀性最佳。该乳胶涂层的水接触角可达98.51°,吸水率为6.51%。     

工艺条件对丙烯酸酯-苯胺共聚乳胶涂层防腐性能的影响

在丙烯酸酯乳液中引入苯胺单体,采用原位乳液聚合法制备了丙烯酸酯-苯胺共聚乳液,分析了共聚机理,详细研究了反应温度、反应时间、共聚乳液中乳化剂种类、乳化剂用量、引发剂与苯胺的物质的量比[n(APS)∶n(An)]等条件对共聚乳液性能及乳胶涂层防腐性能的影响。对制备的共聚乳胶涂层进行了电化学阻抗谱(EIS)、塔菲尔曲线(Tafel)、开路电位(OCP)等测试,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)对腐蚀表面进行了分析。结果表明:丙烯酸酯-苯胺共聚乳胶涂层可以使金属基材表面形成钝化膜,且当反应温度为10℃,反应时间为5 h,乳化剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)用量占乳液总质量的2%,引发剂与苯胺的物质的量比为1.5∶1时,共聚乳液的性能及其乳胶涂层防腐蚀性能最佳。     

有机硅改性丙烯酸酯共聚乳液的合成及表征

采用间歇和种子半连续乳液聚合方法合成有机硅改性丙烯酸酯(硅丙)共聚乳液,用激光粒度仪、透射电子显微镜、差示扫描量热仪、表面张力仪等分析了硅丙共聚乳液和涂层的性能。采用种子半连续乳液聚合和间歇乳液聚合均可得到具有核-壳结构的硅丙共聚乳液。半连续乳液聚合得到的硅丙共聚乳液的粒径较小,粒径分布窄;采用半连续滴加纯丙烯酸酯单体和滴加单体预乳液对共聚乳胶粒子的平均粒径及粒径分布、形态影响不大。采用间歇乳液聚合可使有机硅单体的开环聚合和丙烯酸酯单体的自由基聚合同时进行,获得的硅丙乳液稳定性好,但聚合转化率偏低,乳胶粒子粒径较大,粒径分布较宽。硅丙共聚乳液胶膜的吸水率小于纯丙烯酸酯聚合物乳液胶膜,并随有机硅共聚率的增加而降低;硅丙乳液胶膜的接触角接近有机硅接触角。硅丙共聚乳液涂层整理的织物手感优异,但涂层牢度小于纯丙乳液整理剂。     

聚苯胺/磷化含氟丙烯酸酯复合乳胶涂层的防腐蚀性能

以十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂和掺杂剂,采用化学氧化聚合法合成了一种稳定的聚苯胺(PANI)乳液,该乳液与合成的磷化含氟丙烯酸酯(P-FAc)乳液以不同的比例制备复合乳胶涂层。采用傅里叶变换红外光谱仪对合成的PANI和P-FAc进行了结构表征;通过接触角、附着力、极化曲线、开路电位和电化学阻抗谱测试了复合涂层对Q235钢的防腐蚀性能;通过扫描电子显微镜观察了揭掉PANI/P-FAc复合涂层后的Q235钢表面形貌。结果表明:当PANI乳液与P-FAc乳液的质量比为1∶1时,复合涂层的性能最佳,其腐蚀电流密度仅为1.09×10~(-6)A/cm~2,平衡电位为-0.55 V,阻抗为10~(4.3)Ω·cm~2。     

N-羟甲基丙烯酰胺对硅丙乳液及乳胶膜性能的影响

将N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)、端乙烯基聚硅氧烷大单体与丙烯酸酯类单体进行乳液共聚合反应,制备了稳定的自交联型的硅丙乳液。通过聚合过程的动力学,聚合稳定性,乳胶粒的粒径大小和分布,以及乳胶膜的耐水性和力学性能测试,结合乳胶粒的微观形态和胶膜的红外光谱和DSC分析,讨论了NMA的引入及聚合方法对硅丙乳液和乳胶膜性能的影响。结果表明,在NMA适量加入的情况下,聚合反应速度加快,聚合稳定性提高,乳胶膜的耐水性增强,并使乳胶膜的力学性能也得到较大的提高。     

叔碳改性硅丙乳液复合涂层的防腐蚀性能研究

利用叔碳酸乙烯酯和乙烯基三甲氧基硅烷为功能单体,合成叔碳酸乙烯酯-硅烷改性丙烯酸酯(叔硅丙)乳液,并添加纳米Si O2和纳米蒙脱土等无机材料制备复合防腐蚀涂层。通过接触角、吸水率、电化学阻抗谱、极化曲线、盐雾试验等测试研究了乳液种类及无机纳米材料种类对涂层耐水性和防腐蚀性能的影响。结果表明,叔碳酸乙烯酯和乙烯基三甲氧基硅烷的引入可以有效提高涂层的耐水性和防腐蚀性能,无机纳米材料的加入,尤其是蒙脱土的加入可以进一步提高涂层的防腐蚀性能。复合涂层的吸水率仅为0.7%,腐蚀电流密度为2.91×10-9A/cm2,电化学阻抗可达1.9×108Ω,盐雾试验240 h后无腐蚀扩散现象。     

核/壳结构硅丙微乳液的合成与表征

以丙烯酸酯[如MAA(α-甲基丙烯酸)、n-BMA(甲基丙烯酸正丁酯)和MA(丙烯酸甲酯)等]和A-151(乙烯基三乙氧基硅烷)为共聚单体、OP-10(辛基酚聚氧乙烯醚)/JFC(聚醚渗透剂)为复合乳化剂、戊醇为助乳化剂和KPS(过硫酸钾)为引发剂,采用分段控温、补加引发剂等方法制得丙烯酸酯预聚乳液;然后采用核/壳接枝聚合反应和氨化反应,制得半透明核/壳型硅丙微乳液。研究结果表明:当分段聚合温度为75℃和65℃时,采用上述方法制成的硅丙微乳液中A-151含量高达12%左右(相对于微乳液总质量而言),乳胶粒具有明显的核/壳型结构,粒径为10⁶0 nm,并且微乳液体系聚合稳定性良好。     

有机硅、云母改性丙烯酸酯互穿网络阻尼材料的制备及性能研究

采用半连续乳液聚合的方法,在以丙烯酸酯类单体为主的二元互穿网络中加入有机硅单体与乳液进行共聚,得到了性能稳定的有机硅丙烯酸酯共聚乳液,并在乳液中加入了无机填料(绢云母)。考察了有机硅单体的用量对合成乳液及其胶膜性能的影响,通过红外光谱分析,证明了有机硅单体和丙烯酸酯单体的共聚。通过透射电镜(TEM)对乳胶粒子的观察,分析了有机硅单体及云母对乳液乳胶粒子形态结构的影响。通过动态粘弹仪(DMA)对材料的动态力学性能进行测试得到,Tanδ>0.3的温度范围为:-65～150℃。     

蓖麻油基聚氨酯-丙烯酸酯复合乳胶膜的水白化研究

采用蓖麻油基聚氨酯作为大分子乳化剂制备聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液。采用红外光谱表征了PUA乳胶膜的结构;用紫外分光光度计、动态热机械分析仪和差示扫描量热仪对PUA乳胶膜的水白化进行了表征。结果表明:在实验的时间范围内,乳胶膜的水白化程度随其浸水时间和浸水温度的增加而增加;当浸水温度(4 ℃)远低于干膜的玻璃化转变温度(T_g=57.8 ℃)时,乳胶膜浸水24 h不会水白化,湿膜的T_g及其储能模量与干膜相比几乎没有变化;在28 ℃的水中浸泡24 h时,湿膜的T_g小于干膜的T_g,其储能模量也降低,乳胶膜出现轻微水白化,将乳胶膜再次烘干后,胶膜可恢复原有清晰度。当乳胶膜在高于干膜T_g的水中(70 ℃)浸泡24 h时,其储能模量下降,湿膜的T_g大于干膜的T_g,再次烘干乳胶膜不会恢复原有的清晰度,其原因是膜内出现了与PUA分子依靠氢键紧密相连的冻结键合水。     

硅丙乳液与聚氨酯乳液的复合改性

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸、乙烯基硅油为原料,采用种子乳液聚合法合成了硅丙乳液;以甲苯二异氰酸酯、聚醚二元醇、二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,合成了聚氨酯乳液。并用聚氨酯乳液与硅丙乳液进行复配改性。研究了乙烯基硅油用量对硅丙乳液性能及复合乳胶膜性能的影响、DMPA用量及n(—NCO)∶n(—OH)值对聚氨酯乳液性能的影响、聚氨酯用量对复合乳胶膜的拉伸强度、断裂伸长率、粘接强度的影响。结果表明,制备硅丙酯乳液的较佳配比是乙烯基硅油的质量分数8%,m(BA)∶m(MMA)=3∶2;制备聚氨酯乳液的较佳配比为n(—NCO)∶n(—OH)=1.15~1.3,DMPA的质量分数为6%;聚氨酯乳液的质量分数为20%时,复合乳胶膜的粘接强度、拉伸强度和扯断伸长率分别提高86.7%、32.8%和24.9%。