水性塑料涂料用聚氨酯-苯乙烯核壳交联乳液的合成研究

通过引入双功能团单体甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA),将双键引入聚氨酯(PU)链中,再与苯乙烯(St)单体乳液聚合合成了交联型聚氨酯-聚苯乙烯(PUS)核壳复合乳液。研究了核壳质量比、HEMA用量对乳液及涂膜性能的影响,并用FTIR和TEM对聚合物结构和胶粒形态进行了表征。研究表明,随着核壳比的增大,乳液粒径和MFT先增大后减小,涂膜对高抗冲击聚苯乙烯(HIPS)塑料基材的附着力增加;HEMA用量增加,涂膜的耐水性和附着力提高。当核壳质量比为4/5,HEMA/PU为6%时,涂膜对HIPS塑料基材附着良好。     

高性能氟-硅改性核壳型纳米乳液制备及应用研究

以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、丙烯酸正丁酯(BA)作为壳单体,以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)作为核单体,合成了氟硅改性核壳结构纳米丙烯酸乳液.研究了核壳结构及VTES、DFMA功能单体对涂膜的性能影响.采用红外光谱、激光光散射(DLS)和透射电镜(TEM)对乳液的化学结构、粒径分布和微观形貌进行表征;通过接触角测量对涂膜表面亲疏水性能进行表征.结果表明:核壳结构的纳米乳液粒径分布窄且均匀;VTES、DFMA的加入对涂膜的附着力、耐水性、耐紫外光、耐污性有提高,当VTES、DFMA加入量分别为单体总量的6％、8％时,所制得的纳米乳液的稳定性好,涂膜的综合性能好,其接触角高达110.2°,耐水性突出.     

核壳型叔碳改性氟丙乳液的合成与性能

氟碳丙烯酸酯(氟丙)乳液是水乳胶涂料的主要成膜物质之一。为了提高其耐水性、附着力等性能,通过种子乳液聚合法将叔碳酸酯(VC)和氟碳丙烯酸酯(FA)功能单体引入丙烯酸酯共聚乳液,制备了核壳型叔碳改性氟丙乳液,采用透射电子显微镜、红外光谱、耐水性、附着力等对乳液及乳胶膜进行了测试表征,并考察了氟碳单体用量、叔碳单体加料方式及用量、核壳质量比对乳液聚合及乳胶膜性能的影响。结果表明:当氟碳单体用量为8%,叔碳单体加入壳中且用量为6%,核壳质量比为1∶1时,制备的乳液具有明显的核壳结构,乳胶膜接触角可达105.5°,吸水率仅为3.7%,附着力为1级。     

N-羟乙基丙烯酰胺交联改性核壳苯丙乳液的制备及涂膜性能

采用半连续种子乳液聚合法合成稳定的自交联核壳型苯丙乳液。考察了软硬单体配比、N-羟乙基丙烯酰胺(HEMAA)用量对乳液及涂膜性能的影响,初步探讨了HEMAA的改性机理。结果发现,当软硬单体配比m(St)∶m(BA)=2∶1,HEMAA添加量占主单体1%时,合成乳液聚合稳定性高,涂膜耐水性和热稳定性良好。傅里叶变换红外光谱、扫描电镜及透射电镜分析表明,HEMAA接枝到共聚物分子上且有明显的核壳结构;涂膜接触角及热重分析表明,涂膜的疏水性及热稳定性增强,水在涂膜上的接触角较改性前提高了5.26°,苯丙乳胶膜在实验条件下失重5%时,分解温度提高了58.03℃。     

未处理聚丙烯涂饰用丙烯酸聚合物乳液的合成及表征

以丙烯酸异冰片酯(iBOA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)、丙烯酸(AA)为单体,通过半连续种子乳液聚合法合成了一种可直接在未处理聚丙烯(PP)表面涂饰的核壳型丙烯酸聚合物乳液。探讨了聚合反应条件、AA和iBOA用量对乳液性能的影响;采用透射电镜、差示扫描量热分析和粒径分析等测试技术表征了乳胶粒的结构,并以表面张力和接触角等分析了乳液在未处理聚丙烯基材上的润湿性和附着力。研究结果表明,AA用量越多,乳胶粒核壳结构越明显;iBOA的加入使得乳液表面张力降低约10mN/m,接触角降低约8°;随着iBOA用量增加,乳液在未处理PP基材上的附着力有了明显的提高。     

含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的合成

以异佛尔酮二异氰酸(IPDI)、聚丙二醇(PPG)、端羟丙基硅氧烷(PDMS)、二羟甲基丙酸(DMPA)及1,4-丁二醇(BDO)为主要原料,采用溶液聚合法合成有机硅改性水性聚氨酯(SiPU)。以SiPU为种子乳液,并作为复合乳液的壳层,加入核层单体丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)及甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA),通过乳液聚合得到氟硅改性聚氨酯-聚丙烯酸酯(FSiPUA)复合乳液。考察了PDMS及DFMA用量对乳液聚合过程及乳胶膜表面疏水性能的影响。采用FT-IR、CA、TEM、DSC及TG等表征复合乳液涂膜结构与性能。结果表明,FSiPUA复合乳液呈现核壳结构,在PDMS和DFMA的协同作用下,当PDMS和DFMA用量分别为m(PDMS)/m(PU)=5.5/100和m(DFMA)/m(AA)=15/100时,涂膜的表面自由能低至21.67 mN/m,对去离子水接触角达102.3°,涂膜耐热性有一定提高。     

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。     

含氟丙烯酸树脂的合成及性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,甲基丙烯酸全氟烷基酯(FMA)为合氟单体,甲基丙烯酸羟基乙酯(HEMA)为交联单体,采用溶液聚合法合成含氟丙烯酸树脂,并与固化剂六甲撑二异氰酸酯(HDI)三聚体固化成膜.研究了软硬单体配比、羟值、聚合温度、氟单体含量及添加方式等因素对树脂粘度、分子量及其分布以及涂膜的疏水性、硬度、附着力和耐热性的影响.结果表明,在m(BA):m(MMA)=6:4、羟值为64.8mg/g、氟单体用量为3%且采用后期添加、反应温度为85℃的条件下制得了含氟丙烯酸树脂,其分子量Mn=26980,分布窄(D=1.391),涂膜与水的静态接触角达到110°,硬度为1H,附着力为0级,分解温度为310℃.     

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。     

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。     

丙烯酸酯乳液及其胶膜的制备和性能表征

采用预乳化半连续自生种子乳液聚合的方法以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和苯乙烯(St)为主链,丙烯酸(AA)为功能单体共聚制备丙烯酸酯乳液。研究了预乳化时的相比、种子乳液的含量、反应保温时间、硬单体St与MMA的比例、功能单体用量以及软硬单体比例等对乳液性能的影响。研究结果表明,预乳化油水比为1.8∶1、种子乳液质量为预乳化液的1/3、m(St)/m(MMA)=1∶5.5、AA占单体总量为3%时能得到稳定性好、粒径较小且分布较窄、胶膜吸水率低的乳液。通过拉伸测试、差示扫描量热、红外光谱及凝胶渗透色谱等方法,本实验发现随着软硬单体配比增加,乳胶膜的拉伸强度和玻璃化转变温度(Tg)逐渐下降,断裂伸长率逐渐提高。最终得到了粒径分布在114 nm~290 nm之间,相对分子质量分布指数为1.679的目标产物。     

利用聚丙烯酸正丁酯@聚甲基丙烯酸甲酯核/壳结构聚合物增韧氰酸酯树脂

采用半连续种子乳液聚合方法制备了以聚丙烯酸正丁酯(PBA)为核、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壳、粒径为346 nm的核/壳型改性剂(Poly(BA)/Poly(MMA)),简称PBMMA,改变两种单体的质量比分别为:60/40、65/35、75/25、70/30、80/20,以及调整添加量研究其对氰酸酯树脂(CE)的增韧改性效果。结果表明,该种子乳液聚合反应具有很高的瞬时转化率( 90%)和总转化率( 95%),且改变核/壳质量比对乳液聚合反应过程没有影响。经透射电镜表征发现,PBMMA乳液有明显的核/壳结构。对CE/PBMMA共混物进行了力学性能测试,用扫描电镜观察其断裂表面形貌,并利用动态力学分析研究了CE/PBMMA共混物的分子运动。当核/壳质量比为60/40、添加量为5%(质量分数)时,增韧剂PBMMA在基体中均匀分散并出现脆性-韧性转变点。CE/PBMMA共混物的抗冲击强度是纯CE树脂的3. 78倍,力学性能与断面SEM观察结果一致。     

自交联环氧改性丙烯酸酯木器漆乳液的合成

运用自交联和核壳乳液聚合技术,合成了具有多层核壳结构的自交联型环氧改性丙烯酸酯乳液.考察了乳化剂用量、环氧树脂用量、软/硬单体的组成与配比、交联单体的加入量等对乳液和漆膜性能的影响.该乳液用于木制门窗罩面清漆和实色面漆时,可使漆膜硬度提高到≥2H,且柔韧性佳,既具有良好的附着力、优良的抗划伤性、抗回粘性,又具有较佳的耐擦洗性和耐沾污性.     

聚合工艺对核壳型丙烯酸酯乳液性能的影响

采用间歇法、半连续滴加法和预乳化半连续滴加法等种子乳液聚合工艺,制备了核壳型丙烯酸酯乳液,研究了聚合工艺对乳液性能以及漆膜力学性能的影响,并用激光纳米粒度仪和透射电镜(TEM)对乳胶粒子进行了表征。结果表明,当丙烯酸质量分数为4%,核、壳层中甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的质量比分别为3∶7和7∶3,核壳总单体质量比为1∶1,核层和壳层反应温度分别为70℃和80℃时,采用预乳化半连续滴加法可以合成黏度适中、乳胶粒径小且分布均匀、稳定性好和漆膜力学性能优良的核壳型丙烯酸酯乳液。     

反应型乳化剂复配体系在防污涂料用新型硅丙乳液中的应用研究

为克服传统的由非反应型乳化剂制备的乳液漆膜耐水性差的缺点,本研究采用反应型乳化剂烯丙基丙基磺基琥珀酸双酯钠盐(M-10S)和烯丙基辛基酚聚氧乙烯醚(AE-200)制备了新型硅丙自乳化纳米乳液.研究了乳化剂复配比例及用量对乳液平均粒径、乳液稳定性、乳液涂膜吸水率、附着力、抗冲击性能的影响.结果表明,当质量比为1∶1的M-10S和AE-200复合乳化剂的添加量为0.7 wt％(物料总量)时,所制备的硅丙自乳化乳液最小数均粒径达到66.5 nm.乳液漆膜吸水率低,附着力达1级,抗冲击超过50cm· kg,可以满足防污涂料成膜物使用要求.     

梯度核壳结构硅丙乳液的聚合

采用单体浓度梯度加入法合成了具有梯度壳层的核壳结构,可用于木器涂料的硅丙乳液。考察了乳化体系、聚合工艺、有机硅预聚物的引入、软/硬单体比等因素对乳液和漆膜性能的影响,用透射电镜测定了乳胶粒子形态。研究表明:OP-10/SDS/MS-1为最佳乳化体系,有机硅预聚物与其他单体一次性混合引入,软/硬比为1∶2时,所制得乳液的综合性能良好。固含量为45%,成膜温度为48℃,附着力为1级,硬度为2H,乳胶粒子有明显的核壳结构。     

喷雾干燥制备P(MMA-BA)中空微球及其对苯酚的吸附性能研究

采用种子乳液聚合法合成聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯(P(MMA-BA))乳液,再将乳液进行喷雾干燥制备了壳层由纳米粒子构成且具有中空形貌的单孔高分子微球。研究了微球形成机理,并着重探讨了预聚物用量、硬软单体配比m(MMA)∶m(BA)、交联剂用量对微球形貌、比表面积的影响。结果表明,当条件为乳液浓度2%,进口温度125℃,出口温度50℃,进料量250mL/h,预聚物用量为2%(质量分数),硬软单体比m(MMA)∶m(BA)约为7∶3,交联剂用量为10%～20%(质量分数)时,能够形成形状规整的中空微球,用BET法测得其比表面积约为28.8259m2/g。考察了中空微球对低浓度苯酚溶液的吸附性能,结果表明,微球对苯酚的最大吸附量可达7.8568mg/g;微球用量较少时,单位质量微球吸附的苯酚量较大;微球中硬单体比例越高,所得微球比表面积越大,对苯酚的吸附量越高。     

超支化自交联硅丙乳液工艺性能研究

在无乳化剂条件下,以四甲基四乙烯基环四硅氧烷(V4)和乙烯基三甲氧基硅烷(YDH-171)为硅源,与烯丙基羟乙基醚(AOE)和甲基丙烯酸(MAA)及甲基丙烯酸甲酯(MMA)进行无皂乳液聚合,得到超支化自交联硅丙乳液;用L9(3)4确定最佳配方质量比为MAA∶AOE∶YDH-171∶V4∶MMA=8∶9∶4∶20∶59,通过改变聚合工艺,得到具有不同性能的3种无皂硅丙乳液(HB-A、HB-B和HB-C),红外光谱显示核壳乳液HB-C中硅单体开环交联程度优于先开后共聚乳液HB-B和开环共聚同时进行乳液HB-A,粒径分析和TEM微观形貌显示乳液粒径HB-C(70nm)HB-B(141nm)HB-A(158nm),热重分析表明乳液热稳定性顺序为HB-CHB-BHB-A。     

核壳型纳米TiO2改性含氟聚丙烯酸酯无皂乳液的合成和性能

为了制备表面自由能低、耐候性和紫外吸收性优异的聚丙烯酸酯乳液,采用无皂乳液聚合技术,合成了核壳型纳米TiO2改性含氟聚丙烯酸酯无皂乳液,采用透射电镜(TEM)对其形貌进行观察,并探讨引发剂、可聚合乳化剂、含氟单体、纳米TiO2的用量以及2种不合氟的单体的配比对乳液紫外吸收性能及吸水性的影响.结果表明:引发剂过硫酸铵(APS)用量(相对于总单体的质量分数)为1.2％,可聚合乳化剂烷基乙烯基磺酸盐(AVS)用量(相对于总单体的质量分数)为3.5％,不合氟单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)的质量比为2.0∶3.0,含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)用量(相对于MMA单体和BA单体用量之和的质量分数)为6％时,乳液的聚合稳定性好,单体转化率高,聚合物膜的疏水性强;纳米TiO2粒子成功地被含氟聚丙烯酸酯聚合物包裹,形成了以纳米TiO2/聚丙烯酸酯为核,含氟聚丙烯酸酯聚合物为壳的核壳结构,纳米TiO2用量(相对于总单体的质量分数)为0.3％时,乳液的紫外吸收性能最好.     

丙烯酸羟乙酯对自交联苯丙胶乳性能的影响

以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)为原料,通过乳液聚合法合成固含量约为40%的自交联苯丙胶乳纸张涂布剂。考察了不同HEA用量对乳液及其膜性能的影响。结果表明,当m(St)/m(BA)=1∶2,w(MMA)=11.5%,w(AA)=6.9%,w(HEA)=11.5%时,合成的乳液稳定,粒径较小且分布均匀,乳液呈现假塑性流体的流变性质;随着交联单体HEA用量的增加,乳液黏度显著增大,胶膜吸水率最低可达4.1%,膜的力学拉伸强度可由1.7 MPa提高到4.7 MPa,同时聚合物的热稳定性可最大提高31.3℃。