ICAR ATRP合成含氟嵌段共聚物及其在水性聚氨酯中的应用EI北大核心CSCD

采用引发剂连续再生催化剂原子转移自由基聚合(ICAR ATRP)法成功地合成了含氟嵌段聚丙烯酸酯,以其为原料制备了含氟水性聚氨酯(FWPU),研究了含氟嵌段聚丙烯酸酯对水性聚氨酯薄膜性能的影响。结果表明,ICAR ATRP制备的含氟嵌段聚丙烯酸酯的相对分子质量为11000,与设计值相符,相对分子质量分布为1.15。当含氟嵌段聚丙烯酸酯(PBMA-b-PDFHMA)加入量为0.5%(质量分数)时,水性聚氨酯薄膜经160℃烘焙处理后,表面对水的接触角可达110°,其疏水性能得到极大的提高。加入PBMA-b-PDFHMA能明显改善水性聚氨酯的耐老化性能,在紫外老化30 h后,含氟水性聚氨酯的保光率达95%以上。     

甲基丙烯酸环氧丙酯-b-甲基丙烯酸十二氟庚酯嵌段共聚物的合成及在疏水涂层中的应用

采用连续再生催化剂原子转移自由基聚合(ICAR ATRP)合成了甲基丙烯酸环氧丙酯-b-甲基丙烯酸十二氟庚酯嵌段共聚物(PGMA-b-PDFHMA)。然后将嵌段共聚物与纳米二氧化钛(Ti O2)复合制备疏水涂层。通过凝胶渗透色谱、核磁共振仪、接触角、扫描电子显微镜等对嵌段共聚物及涂层进行了研究与表征。研究结果表明,采用ICAR ATRP法成功制备了甲基丙烯酸环氧丙酯-b-甲基丙烯酸十二氟庚酯嵌段共聚物。嵌段共聚物结构及嵌段共聚物与纳米粒子的比例对涂层疏水性有显著影响。当含氟嵌段共聚物的链段摩尔比为1∶0.10,含氟嵌段共聚物与Ti O2质量比为0.5/1~10/1时,含氟嵌段共聚物接枝纳米Ti O2混合物制备的涂层表面的接触角可达150°。嵌段共聚物的含氟链段长度和涂层表面粗糙结构的差异是影响涂层疏水性的主要原因。     

分子结构对含氟丙烯酸酯嵌段聚合物/环氧树脂自分层涂料的影响

利用电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET-ATRP)合成了一系列不同共聚组成及相对分子质量的聚甲基丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸十二氟庚酯(PBMA-b-PDFHMA)嵌段共聚物,并将其与环氧树脂E-20共用制备了混合涂料.基于各个组分及基材的表面能对混合涂料的分层行为进行了理论预测.通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜证实了部分涂料在固化阶段发生了明显的分层行为.当相对分子质量较小时,含氟链段的含量对分层行为影响不大;当相对分子质量较大,含氟链段含量高时,自分层行为才容易发生.当合氟嵌段聚合物相对分子质量为1×104,含氟链段占嵌段共聚物质量的20％时,自分层涂料漆膜分层情况最好且水接触角达到108°.当含氟嵌段聚合物相对分子质量为3×104,含氟链段含量为20％时,其综合性能最优.     

PBA-b-PHFBMA嵌段共聚物的制备及在涂料中的应用

利用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸六氟丁酯嵌段共聚物(PBA-b-PHFBMA),并以核磁共振谱和凝胶渗透色谱对共聚物进行了表征。将制备的含氟嵌段共聚物应用于丙烯酸酯涂料树脂,对其性能进行了研究。结果表明,在丙烯酸酯树脂中加入含氟嵌段共聚物后,树脂的表面性能及耐老化性能有了明显的提高。含氟嵌段共聚物的加入量在10%以上时,丙烯酸酯树脂的表面接触角可从73°提高到90°以上;经紫外光加速老化1700h后,树脂的保光率达90%以上。且含氟嵌段共聚物的加入并不影响丙烯酸酯树脂的其它漆膜性能。     

PU/PA核壳乳液/水分散异氰酸酯交联成膜机理及其性能研究

制备了双组份水性聚氨酯木器涂料,探讨了羟基组分聚丙烯酸酯(PA)含量和固化剂用量对涂膜强度以及耐溶剂性、硬度和抗冲击性能等影响,并根据粒径分析和透射电子显微镜(TEM)等测试方法研究了羟基聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(PUA)和固化剂的反应情况及树脂结构。结果表明,PA含量为15%,固化剂加入量为5%时得到稳定性、涂膜硬度、韧性、耐溶剂性较优的水性聚氨酯木器涂料。     

聚丙烯酸对含聚氧化乙烯链段嵌段共聚物微相分离形貌的调控作用

采用原子转移自由基聚合(ATRP)制备了两嵌段共聚物聚氧化乙烯-b-聚苯乙烯(PEO-b-PS)和三嵌段共聚物聚氧化乙烯-b-聚苯乙烯-b-聚丙烯酸丁酯(PEO-b-PS-b-PBA),再将聚丙烯酸(PAA)分别与PEO-b-PS和PEO-b-PS-b-PBA进行溶液共混和旋涂成膜,通过原子力显微镜研究了PAA对2种嵌段共聚物薄膜微相分离形貌的调控作用。结果表明,PEO-b-PS/PAA共混薄膜呈现PEO/PAA为分散相以柱状形态垂直分布在PS连续相中的微相分离形貌,柱状微区尺寸随着PAA含量及相对分子质量的增加而不断增大。当PAA质量分数达到30%后,PEO/PAA分散相向层状形态转变。PEO-b-PS-b-PBA与PAA共混后,PEO/PAA相区从原先平行于薄膜表面排列的层状形态向随机取向的柱状形态转变,PS微相区在薄膜表面形成细小的锥状突起,随着PAA质量分数增加,PEO/PAA柱状微区向薄膜表面垂直排列取向得到增强,PS微相区的突起程度降低。     

21臂星形两亲性嵌段共聚物β-CD-g-21（PS-b-PAA）的合成与表征

通过连续原子转移自由基聚合(ATRP)技术,首次合成出3个系列以β-环糊精(β-CD)为核心、内嵌段为刚性链聚苯乙烯(PS)、外嵌段为聚丙烯酸(PAA)的21臂两亲性星形嵌段共聚物β-CD-g-21(PS-b-PAA)。并利用核磁氢谱、红外光谱、凝胶色谱对所得聚合物的化学结构、相对分子质量及其分布进行了表征。证实β-CD的21个羟基均发生了聚合反应,所得的共聚物相对分子质量分布窄,均在1.35以下。通过水解嵌段聚合物大分子链和β-CD之间的酯键,计算出PSb-PAA的相对分子质量分别为3100、4200、5800。实验结果表明,合成出的星形嵌段聚合物结构明确,相对分子质量分布可控。     

梳状聚氨酯/聚丙烯酸异冰片酯杂化乳液的合成与性能

用含刚性环状结构丙烯酸酯改性水性聚氨酯,通过乳液聚合法制备了具有互穿网络(IPN)结构的梳状聚氨酯/聚丙烯酸异冰片酯杂化乳液。讨论了丙烯酸异冰片酯对梳状水性聚氨酯乳液性能的影响。红外谱图结果表明杂化乳液中丙烯酸异冰片酯反应完全。所形成的IPN结构对提高梳状水性聚氨酯的力学强度、热稳定性、耐热性有显著效果,但对粘接性能改善不利。随着丙烯酸异冰片酯单体含量增加,梳状聚氨酯/聚丙烯酸异冰片酯复合物力学强度、热稳定性、耐热性和耐水性增加,但粘接性能显著降低。     

形状记忆聚氨酯丙烯酸酯的制备及性能

先以二元醇(1,4-丁二醇(BDO))引发ε-己内酯(ε-CL)开环聚合得到不同相对分子质量的4种聚己内酯二醇软段,再与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)反应得到聚氨酯丙烯酸酯(PUA)。其中多元醇、二异氰酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1∶2∶2。将制得的PUA溶于N,N-二甲基甲酰胺制备60%的溶液,加入光引发剂后紫外光固化制得聚氨酯丙烯酸酯薄膜。用傅里叶变换红外光谱、核磁和凝胶渗透色谱进行聚氨酯丙烯酸酯的结构和组成表征,通过差示扫描量热法、热失重分析、动态力学热分析(DMA)、力学性能测试等对PUA薄膜进行性能分析。并使用DMA的应力控制模式表征其形状记忆效应,发现当软段相对分子质量超过2000时,PUA膜具有极好的形状固定率和回复率,均高达98%以上,具有良好的重复性能。     

聚甲基丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯-b-聚甲基丙烯酸十二氟庚酯嵌段共聚物的合成及其在疏水涂层的应用

采用电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET-ATRP)法合成了聚甲基丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯-b-聚甲基丙烯酸十二氟庚酯嵌段共聚物(PDMAEMA-b-PDFHMA),并将该含氟嵌段共聚物应用于疏水涂层的制备。结果表明:采用ARGET-ATRP法成功制备了结构明确、分子量分布较窄的PDMAEMA-b-PDFHMA。将SiO_2颗粒与含氟嵌段共聚物复合后可制备得到疏水SiO2颗粒,用市售的聚丙烯酸酯树脂与疏水SiO_2颗粒混合后,可制得疏水涂层。当丙烯酸树脂与疏水SiO_2的质量比为5.5∶4.5时,疏水性和漆膜性能较佳,涂层静态水接触角在测量水滴体积为12μL时可达120°,并且漆膜附着力可达1级,铅笔硬度2H,冲击强度70cm。