壳/核型聚丙烯酸酯乳液的制备及性能

为制备力学性能优异的涂料用有机/无机复合乳液,以硅溶胶、丙烯酸酯类为单体制备壳层乳液和核层乳液,以阴离子型与非阴离子型复配乳化剂,通过半连续种子乳液聚合法制得力学性能良好的聚丙烯酸酯包覆纳米Si O2粒子的壳/核型有机/无机复合乳液,系统地研究了乳化剂配比、核/壳单体质量比及硅溶胶含量对乳液及涂膜性能的影响,并采用透射电镜、红外光谱、粒度仪等测试手段,对乳液的粒径分布及微观结构进行表征。结果表明:在反应温度80℃、乳液滴加时间2~3 h、复合乳化剂SDS/OP-10质量为1∶1、核/壳单体质量比为3∶4(或1∶1)时,制得的乳液及涂膜综合性能最好,乳液为壳/核型包覆的乳胶粒结构,可制备硅溶胶含量高达12%的高性能复合乳液,其涂膜力学性能较纯丙乳液涂膜明显提高。     

氟硅改性丙烯酸酯有机/无机杂化无皂乳液制备及性能表征

以正硅酸乙酯（TEOS）为水解前驱体制得二氧化硅（SiO2）,并通过硅烷偶联剂（KH570）表面改性后,与全氟烷基乙基丙烯酸酯（FM））等乙烯基单体聚合,通过无皂乳液聚合方法制备了氟硅改性丙烯酸酯有机/无机杂化无皂乳液。FT-IR分析表明,TEOS水解为SiO2,并与丙烯酸酯单体、氟单体参与了共聚反应;采用TEM及AFM对乳胶粒的形态结构进行表征,发现乳胶粒分布较为均一,平均粗糙度和致密程度较高;DLS分析表明乳液平均粒径为49.49nm;接触角测试表明氟单体、硅溶胶及KH570的加入显著提高了涂膜的防水性。     

碱溶性树脂复合丙烯酸酯乳液的性能研究

采用单体浓度梯度滴加法合成了不同种类碱溶性树脂复合丙烯酸酯乳液。利用差式扫描量热法(DSC)测量复合乳液涂膜的玻璃化转变温度(Tg),并通过Tg分析了碱溶性树脂和丙烯酸乳液(PA)的相容性;热重分析(TGA)测量了复合聚合物涂膜热稳定性;对涂膜的抗回粘性、光泽度和硬度进行了测量;采用透射电镜观察了乳胶粒子结构和漆膜结构。结果表明:(1)树脂Soluryl-120可以有效提高涂膜的热稳定性,并且树脂Soluryl-120复合丙烯酸复合乳液所制涂膜硬度可以达到2H;树脂SMA-1000对复合涂膜光泽度的改善最为明显,较高Tg树脂Soluryl-820的加入对复合乳液涂膜的抗回粘性改善最好。(2)单体、丙烯酸酯乳液(PA)与碱溶性树脂中存在的不饱和双键发生接枝共聚反应,使得碱溶性树脂能和PA部分相容。(3)乳胶粒子为明显核壳结构。     

含氟丙烯酸酯复合乳液的制备及性能

含氟丙烯酸酯性能优异,目前以丙烯酸六氟丁酯(HFBM)单体合成水性含氟丙烯酸酯乳液的报道较少。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)为主要单体,HFBM为功能单体,采用预乳化工艺合成了含氟丙烯酸酯复合乳液,优化了乳液合成条件(复合乳化剂配比、引发剂用量、含氟单体用量),并用红外光谱和热重分析研究了优化条件合成乳液的结构和其所成乳胶膜的热稳定性。结果表明:复合乳化剂中m(十二烷基硫酸钠)∶m(曲拉通X-100)=3∶2,引发剂(过硫酸钾)用量为1.0%,含氟单体用量为9%时,合成的含氟丙烯酸酯复合乳液性能最好,具有较大的单体转化率和较小的凝胶率,乳胶膜有较大的拉伸强度;HFBM被成功地引入聚合物链段结构中,并使聚合物的热稳定性大幅提高。     

纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合双重固化乳液的结构与性能

采用核壳乳液聚合法制得了纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合双重固化乳液。系统研究了纳米二氧化硅的加入对紫外光-热双重固化乳液的固化速率、乳液性能及乳液涂层性能的影响,并对复合乳液的核壳结构进行了表征。实验结果表明,合成的复合双重固化乳液具有核壳结构,复合粒子的平均粒径在200nm左右。当乳液中硅溶胶的含量为5%时,乳液及其涂膜的性能最佳,此时乳液的涂膜硬度达到4H,附着力0级,耐乙醇擦拭234次不破膜,且硅溶胶的引入有助于提高乳液涂膜的耐热性能。     

梯度组成纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯乳液的制备及压敏特性

采用半连续乳液聚合法制备了纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液,壳层含不同浓度梯度分布的硬单体MMA,考察了MMA含量及分布对乳液聚合过程、压敏性能的影响;动态光散射测定了乳胶粒的粒径。结果表明,壳层不同的MMA浓度分布及含量对乳液聚合过程没有影响,乳胶粒理论粒径与实测值一致,说明乳液聚合过程二次成核粒子很少,乳胶粒球形生长。动态力学分析表征了共聚物的分子运动,同时测试了初粘性、剥离力和持粘特性,并用凝胶含量、可溶部分聚合物的分子量和缠结分子量等分子参数与压敏性能相关联。     

全硅氧键硅单体对苯丙乳液聚合稳定性及性能的影响EI北大核心CSCD

利用全硅氧键硅单体与丙烯酸酯、苯乙烯进行乳液共聚,一直是直接制取纳米二氧化硅苯丙复合乳液的理想方法,但因硅氧键水解速度快于丙烯酸酯与苯乙烯的自由基聚合速度,故存在聚合稳定性差的问题。文中先以正硅酸四甲酯、环己醇和甲基丙烯酸羟乙酯为原料,正己烷为甲醇共沸剂,通过两步酯交换反应,制得了不同疏水性的全硅氧键乙烯基不饱和硅单体;然后以其为功能单体,经乳液聚合制得可在成膜过程中就地生成纳米二氧化硅的复合苯丙乳液。通过气相色谱-质谱联用技术,分析了酯交换产物中的主要组分;用透射电子显微镜、X射线衍射、Zeta电位及激光粒度测试、铅笔划痕硬度对乳液及乳胶膜进行了表征。结果表明,硅单体加入量在30%(质量分数)时,乳液聚合仍有很好的稳定性;乳胶粒粒径分布较窄,粒径约100 nm;乳胶膜中存在纳米二氧化硅晶体,膜硬度达H级。     

种子用量对核壳型聚丙烯酸酯乳液的影响

采用半连续种子乳液聚合法,制备了不同种子用量(占核层单体质量的5%、15%、25%、35%)的核壳型聚丙烯酸酯乳液。研究了种子用量对乳胶粒子粒径大小及分布的影响,并用动态光散射(DLS)和扫描电镜(SEM)对乳胶粒子进行表征。结果表明:SEM可以观察到分布均一、规则的圆球状微球;DLS显示随着反应的进行核壳丙烯酸酯乳胶粒子的粒径呈增长趋势;种子用量增加乳胶粒子的粒径变小,即通过控制种子用量可以达到控制核壳微球粒径的目的;聚合物的分子量随着种子用量的增加而增大,分布变宽。     

全硅氧键硅单体对苯丙乳液聚合稳定性及性能的影响

利用全硅氧键硅单体与丙烯酸酯、苯乙烯进行乳液共聚,一直是直接制取纳米二氧化硅苯丙复合乳液的理想方法,但因硅氧键水解速度快于丙烯酸酯与苯乙烯的自由基聚合速度,故存在聚合稳定性差的问题。文中先以正硅酸四甲酯、环己醇和甲基丙烯酸羟乙酯为原料,正己烷为甲醇共沸剂,通过两步酯交换反应,制得了不同疏水性的全硅氧键乙烯基不饱和硅单体;然后以其为功能单体,经乳液聚合制得可在成膜过程中就地生成纳米二氧化硅的复合苯丙乳液。通过气相色谱-质谱联用技术,分析了酯交换产物中的主要组分;用透射电子显微镜、X射线衍射、Zeta电位及激光粒度测试、铅笔划痕硬度对乳液及乳胶膜进行了表征。结果表明,硅单体加入量在30%(质量分数)时,乳液聚合仍有很好的稳定性;乳胶粒粒径分布较窄,粒径约100 nm;乳胶膜中存在纳米二氧化硅晶体,膜硬度达H级。     

含氟丙烯酸酯核壳乳液的合成与性能

采用三阶段种子半连续乳液聚合,制得了以BA(丙烯酸丁酯)-MMA(甲基丙烯酸甲酯)共聚物为核,BA-MMA-TFEA(甲基丙烯酸三氟乙酯)共聚物为壳的核壳型含氟丙烯酸酯乳液.对乳液聚合过程中单体转化率的变化,特别是乳胶粒子的增长及分布的演变进行了测试和分析,证实了乳胶粒子核壳结构的形成.乳液聚合物膜的性能测试结果表明,与相同含氟单体用量的常规孔液相比,含氟聚合物富集于壳层的核壳形态有利于含氟结构单元在聚合物膜表面的分布,使用少量的含氟单体即可显著降低聚合物膜的表面能,提高其耐水性.     

Characterisation of Mechanical Properties of Magnetite‐Polymer Composite Films

Abstract: Time dependent mechanical properties of magnetic polymer films were investigated. These polymer films, synthesised by using solution polymerisation followed by the inverse emulsion process, consist of poly (MMA‐co‐MAA‐co‐BA) and different weight ratios of magnetite nano‐particles. This study deals with the influence of weight ratios of magnetite nano‐particles on the time dependent mechanical properties of hybrid copolymer films. The viscoelastic properties of aforementioned polymer films with 0, 20 and 40% of magnetite nano particles were studied. Ramp‐hold experiments were performed by using a custom‐made tension testing apparatus to evaluate the time dependent stress‐strain behaviour of magnetic polymer films under uniaxial tensile load at different loading strain rates. It can be seen that the magnetite nano‐particles weight percentage of polymer has a strong effect on the stress‐strain relations of polymer films. The polymer with a higher weight ratio of magnetite nano‐particles can sustain higher stress under the same test condition. Experimental data were fitted into 3, 5 and 7 parameter linear viscoelastic models. It is shown that the 7‐parameter Wiechert model leads to better curve‐fitting results for the magnetic polymer material under ramp‐hold experiments.     

硅溶胶-纯丙复合乳液反射隔热涂料的制备及性能

研究了一种以硅溶胶和纯丙乳液为复合基料的反射隔热涂料。研究表明,基料中硅溶胶比例增加有助于提高涂膜的太阳光反射比和污染后的太阳光反射比,涂膜表面对水的接触角也逐渐增大。通过正交试验确定了混合基料的最佳方案:硅溶胶粒径为10~15 nm,硅溶胶与纯丙乳液的比例为5∶4,硅烷偶联剂的添加量为4%。研究了二氧化钛的种类和含量对涂膜反射隔热性能的影响,使用改性二氧化钛,相对于金红石型二氧化钛,涂膜的太阳光反射比、近红外反射比以及隔热温差有很大提高。此外,研究了辐射型填料的粒径和含量对涂膜半球发射率与隔热性能的影响,使用粒径为1.05μm辐射型填料,添加量为8%时,涂膜的半球发射率达到最大。最终制备出一种具有耐沾污、高热反射和辐射能力的无机-有机复合型反射隔热涂料。     

Nucleation of polystyrene latex particles in the presence of gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane: functionalized silica particles

Silica/polystyrene nanocomposite particles with different morphologies were synthesized through emulsion polymerization of styrene in the presence of silica particles previously modified by gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPS). Grafting of the silane molecule was performed by direct addition of MPS to the aqueous silica suspension in the presence of an anionic surfactant under basic conditions. The MPS grafting density on the silica surface was determined using the depletion method and plotted against the initial MPS concentration. The influence of the MPS grafting density, the silica particles size and concentration and the nature of the surfactant on the polymerization kinetics and the particles morphology was investigated. When the polymerization was performed in the presence of an anionic surfactant, transmission electron microscopy images showed the formation of polymer spheres around silica for MPS grafting densities lower than typically 1 micromole x m(-2) while the conversion versus time curves indicated a strong acceleration effect under such conditions. In contrast, polymerizations performed in the presence of a larger amount of MPS moieties or in the presence of a non ionic emulsifier resulted in the formation of "excentered" core-shell morphologies and lower polymerization rates. The paper identifies the parameters that allow to control particles morphology and polymerization kinetics and describes the mechanism of formation of the nanocomposite colloids.     

Preparation of hydrophobic organic-silicanano composites

In this paper, we use silica nanoparticles modified by methacryloxy propyl trimethoxylsilane (KH570) as the core material, and employ polymers including hexafluorobutyl methacrylate (HFMA), dodecafluoroheptyl methacrylate (DFMA) and acrylic ester as the shell materials to prepare the hydrophobic inorganic–organic hybrid nanocomposites with a seed emulsion polymerization strategy. The size, morphologyandproperties of the core-shell structured nanoparticles are investigated by TEM and SEM. The results showthat the polymer nanocomposite has three concentric layers with silica nanoparticles in the center, acrylic polymer as the internal shell and fluorosilicone polymer as the outmost shell. By controlling the ratio of the silica nanoparticles and monomers, we can achieve each composite particle has the core-shell structure with silica nanoparticles as the core and the thin layer of fluorosilicone polymer as the shell. Compared with the traditional polymer film, the nanocomposite film shows a hydrophobic property with a contact angle of up to 100 degree. Therefore, it is feasible to prepare hydrophobic organic–inorganic nanocomposites using the method proposed here.     

硅溶胶存在下的聚丙烯酸酯无皂乳液聚合

采用无皂乳液聚合法合成了粒径分布单一的硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液。讨论了硅溶胶对无皂乳液聚合成核过程、乳胶粒粒径及其分布、乳液稳定性的影响。结果表明,硅溶胶的加入减小了乳胶粒粒径,并且对乳液有稳定作用。通过透射电镜(TEM)对复合乳胶粒结构进行观察,表明乳胶粒具有两相复合结构。结合实验结果,提出了该体系无机有机两相复合机理,即无皂乳液聚合初期的聚丙烯酸酯初始微粒不稳定,易与硅溶胶粒子聚并。     

Preparation of a silica nano–composite emulsion resin and study of properties and behaviors

Nano‐composite particles were prepared by different methods and we used emulsion co‐polymerization of methyl methacrylate/butyl acrylate monomers mixture in the presence of well‐dispersed silica nano particles to improve physical properties of the base polymers or add proper functions to them. The size distribution and morphology of composite latex particles characterized by dynamic laserlight scattering, Transmission Electron Microscopy and Solid Electron Microscopy. The nano‐composites formed by using two nonionic and anionic surfactants and caused to making two acrylic resins which we studied the adhesion, surface hardness, flammability, gloss brightness and organic solvent resistance of samples. This nano‐composite acrylic resins were specially improved in the flame and solvent resistance. In our test results, we found that by increasing the silica content of nano‐composites, the properties consist of adhesion and gloss decreased, if solvent and flame resistance improved properly.     

苯乙烯-丙烯酸丁酯超浓乳液聚合的研究

用一种新的乳液聚合方法－超浓乳液聚合物备了苯乙烯（Ｓt)-丙烯酸丁酯（ＢＡ）的复合聚合物研究了引发剂的含量,单体体积分数及乳化剂的复配等因素对聚全速率及胶乳粒径的影响,结果表明,超浓乳滞较之本体聚合可得到较高的聚合速率和更大的分子量,且可更容易控制所制备的乳胶粒径。     

交联型空心聚合物乳胶粒的制备及成孔机理

以种子乳液聚合法制备出具有空心结构的交联型乳胶粒．以低分子量的PS为种子,以MMA和DVB为壳单体对种子乳粒在高温下溶胀,由于种子聚合物和壳层聚合物之间相容性的不同．导致在壳层聚合时两者之间发生相分离,并在粒子内部产生空心结构。通过研究发现．种子聚合物的分子量、混合单体中DVB含量时粒子成孔有影响,探讨了空心乳胶粒的成孔机理。     

利用开环聚合和原子转移自由基聚合在纳米二氧化硅表面接枝聚合物

利用硅烷偶联剂KH-550处理纳米二氧化硅(SiO_2)表面,得到氨基化的SiO_2,再通过溴异丁酸缩水甘油酯与氨基的开环反应,在SiO_2表面同时键接了开环聚合(ROP)的引发剂-OH和原子转移自由基聚合(ATRP)的引发剂-Br(SNPs-fOH/Br)。以SNPs-f-OH/Br为引发剂,分别进行ROP和ATRP,在纳米SiO_2表面接枝了聚己内酯(PCL)和聚苯乙烯(PS)混合聚合物刷(Mixed brush)。采用红外光谱、透射电镜、热失重、凝胶渗透色谱等方法对所得到的复合粒子进行了表征和测试。研究结果表明,混合聚合物刷成功接枝到了纳米SiO_2表面,通过控制聚合时间可以控制2种接枝聚合物的相对分子质量。本方法为纳米粒子表面接枝混合聚合物刷提供了一种简便的方法。     

可聚合表面活性剂在(微)乳液聚合中的应用

在(微)乳液聚合中用可聚合表面活性剂代替传统的表面活性剂,使提高胶乳的稳定性、得到透明高分子材料等成为可能。着重阐述了可聚合表面活性剂在(微)乳液聚合反应中的作用,介绍了用可聚合表面活性剂通过(微)乳液聚合法制备微孔高分子材料、薄膜材料、功能化材料和有机/无机杂化材料的性能和应用,展望了其研究趋势。