硅烷偶联剂对聚硅氧烷及核—壳结构硅丙乳液聚合的影响

分别以偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)以及两者的混合物与八甲基环四硅氧烷(D4)作为共聚合单体,采用乳液聚合的方法制备了聚硅氧烷乳液。然后以聚硅氧烷乳液作为种子乳液,以丙烯酸酯混合单体为原料制备了具有核-壳结构的硅丙乳液。研究了偶联剂种类及用量分别对聚硅氧烷和硅丙乳液聚合过程以及硅丙乳液浇铸膜吸水率的影响。采用TEM观察了硅丙乳液乳胶粒的形貌。结果表明,在聚合体系中加入硅烷偶联剂可以提高聚硅氧烷乳液的稳定性;以聚硅氧烷乳液为种子乳液可以制备具有核-壳结构的硅丙乳液,偶联剂的种类及用量对硅丙乳液聚合产生不同的影响,采用较低含量混合偶联剂的硅丙乳液的聚合稳定性、乳液稳定性及其浇铸膜的耐水性最好。     

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。     

纳米SiO2/聚氨酯-含氟丙烯酸酯杂化乳液的合成与表征

采用种子乳液聚合法,以聚氨酯（PU）乳液为种子（在聚合过程中为壳相）,甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（KH-570）改性的纳米SiO₂组成的混合物为核相,合成了具有核壳结构的纳米SiO₂/聚氨酯-含氟丙烯酸酯（SiO₂/FPUA）复合乳液。考察了纳米SiO₂和DFMA用量对乳液聚合过程及乳胶膜性能的影响。通过傅里叶红外光谱（FT-IR）、接触角（CA）、透射电子显微镜（TEM）、热重（TG）、差示扫描量热仪（DSC）和力学性能测试（MPT）等表征乳液的结构形态、乳胶膜的表面性能和综合性能。结果表明：乳胶粒子呈现“反相核壳”结构,以聚丙烯酸酯（PA）相为核,PU相为壳;由于纳米SiO₂和DFMA的协同作用,涂膜的疏水性和综合性能得到了较大的提高。     

纳米SiO_2改性氟硅丙烯酸酯共聚物的性能研究

文章采用乳液聚合的方式,用纳米Si O2改性甲基丙烯酰氧乙基三甲氧基硅烷(KH-570)后,与含氟聚合物聚合,制备了氟硅丙烯酸酯聚合物。研究结果表明,加入纳米Si O2之后,聚合物的分子排列规整,结晶度提高;涂膜致密程度较高,表面粗糙度增加;乳胶膜对水接触角111°。     

有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备及表征

以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、八甲基环四硅氧烷(D4)、丙烯酸酯类单体为原料,制备了有机硅改性丙烯酸酯乳液.考察了乳化剂配比、有机硅用量对乳液及乳胶膜性能的影响,并用红外光谱、凝胶渗透色谱、透射电镜进行了表征.结果表明KH-570先与低聚体D4开环预聚,再与丙烯酸酯类单体进行自由基聚合,可得到有机硅改性丙烯酸酯乳液;当有机硅占单体总质量的9%,其中m(KH-570)∶m(D4)=1∶9,m(MS-1)∶m(AEO)=2∶1时,乳液的黏度、凝胶率和乳胶膜的硬度随有机硅用量的增加而增大,乳胶膜的吸水率则降低;乳胶粒表面光滑均一,呈规则的圆球状,平均粒径为100 nm,其重均摩尔质量Mw=1.75×104g/mol,摩尔质量分布Mw/Mn=1.3.     

氟硅改性水性丙烯酸酯乳液的合成及其对胶膜的影响

以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸为主要原料,1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷(D3F)和硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)分别为含氟及含硅改性单体,采用酮肼交联体系,通过溶液聚合合成了改性水性聚丙烯酸酯乳液。考察了改性单体用量对乳液稳定性、粒径及浇铸膜吸水率的影响,并对乳液浇铸膜进行了表面水接触角的测定,热重分析及红外表征。结果表明,D_3F与KH-570接入丙烯酸酯链段中,改性单体的加入使丙烯酸酯膜的吸水率降低,表面性能提升,热稳定性提高。当D_3F∶KH-570质量比约为4∶1时,胶膜吸水率低,表面接触角超过90°,热稳定性高,综合性能更好。     

含氟丙烯酸酯核壳乳液的制备与性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主单体,分别加入丙烯酸六氟丁酯(HFBMA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHM)作为聚丙烯酸酯改性剂,制备了2种含氟丙烯酸酯核壳乳液。采用1H-NMR、TEM、DSC、EDS-SEM、Zeta电位及纳米激光粒度仪等表征了乳胶粒子的组成、结构、粒径及其分布以及乳胶膜表面氟元素的含量。研究了2种含氟单体的用量对乳液稳定性、乳胶膜吸水率、单体转化率、乳胶膜表面疏水疏油性等的影响;研究结果表明:DFHM的改性效果明显好于HFBMA。当DFHM的加入量为4%时,乳胶膜对水的接触角达到93.5°,吸水率降为11.54%,对正己烷的接触角达到82.0°;乳胶粒子的平均粒径70.02 nm,粒径分布窄(PDI=0.082),且具有核壳结构;SEM-EDS测试结果显示,制备的含氟聚合物在成膜过程中,氟元素更易向表面迁移,从理论的5.70%上升到13.47%,从而使乳胶膜具有更好的疏水和疏油性能。     

有机氟硅改性丙烯酸酯共聚乳液

湖北大学的邱俊英等人以氟醇和乙烯基硅烷为原料合成氟硅单体,在十二烷基硫酸钠／辛基苯基聚氧乙烯醚复合乳化剂,过硫酸钾引发剂存在下分别采用间歇乳液聚合法和核壳乳液聚合法将其与甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯进行乳液共聚,制得含氟硅的丙烯酸酯共聚乳液。用TEM观察乳胶粒的形态,测定反应转化率、乳液的稳定性及乳胶膜的耐水性。结果表明,氟硅单体含量为15％时,核壳法制得的乳液的乳胶膜对水的接触角达1100。     

二氧化硅改性含氟硅苯丙复合乳液的制备及其疏水性研究

通过预乳化乳液聚合工艺合成了氟硅改性苯丙乳液(FS-PSA),再与正硅酸乙酯(TEOS)和纳米SiO_2通过溶胶-凝胶法制备了二氧化硅改性含氟硅苯丙复合乳液(FS-PSA/Si O2)。透射电镜照片显示,SiO_2颗粒围绕乳胶粒表面呈规则分布,它们之间通过溶胶-凝胶反应形成的─Si─O─Si─共价键相接。红外光谱证实了─Si─O─Si─共价键的存在。测量粒径分布后发现,FS-PSA/SiO_2复合乳液的平均粒径比FS-PSA乳液大。原子力显微镜照片显示溶胶-凝胶反应形成了类似于山峰状的粗糙结构,提高了复合涂层的粗糙度。水接触角测量发现复合涂膜的疏水性提高了。考察了γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)的用量对复合涂膜水接触角的影响,结果显示,当MPS用量为3%,DFMA用量为10%时,所得涂膜的水接触角最大。     

正硅酸乙酯改性氟硅丙复合物乳胶膜的性能

文章将正硅酸乙酯(TEOS)氨解之后,加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)及含氟单体以及丙烯酸酯类单体共聚,制得稳定的氟硅丙乳液。研究结果表明,氟硅单体最佳质量百分比为ω(FM)∶ω(改性纳米Si O_2)=3∶1,此时此时乳液表面张力为28.57 m N/m,乳胶膜对水的接触角为125°,铅笔硬度2 H,附着力2级,吸水率8.5%。     

Preparation and surface properties of core‐shell polyacrylate latex containing fluorine and silicon in the shell

The core‐shell polyacrylate latex particles containing fluorine and silicon in the shell were successfully synthesized by a seed emulsion polymerization, using methyl methacrylate (MMA) and butyl acrylate (BA) as main monomers, dodecafluoroheptyl methacrylate (DFMA), and γ‐(methacryloxy) propyltrimethoxy silane (KH‐570) as functional monomers. The influence of the amount of fluorine and silicon monomers on the emulsion polymerization process and the surface properties of the latex films were discussed, and the surface free energy of latex films were estimated using two different theoretical models. The emulsion and its films were characterized by particle size distribution (PSD) analysis, transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectrum (FTIR), nuclear magnetic resonance (¹H‐NMR and ¹⁹F‐NMR) spectrometry, contact angle (CA) and X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS), differential scanning calorimetry (DSC), and thermogravimetry (TG) analysis. The results indicate that the average particle size of the latex particles is about 160 nm and the PSD is narrow, the synthesized latex particles exist with core‐shell structure, and a gradient distribution of fluorine and silicon exist in the latex films. In addition, both the hydrophobicity and thermal stability of the latex films are greatly improved because of the enrichment of fluorine and silicon at the film‐air interface, and the surface free energy is as low as 15.4 mN/m, which is comparable to that of polytetrafluoroethylene (PTFE). © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011     

核壳型纳米SiO2/含氟聚丙烯酸酯复合乳液的合成与表征

采用原位乳液聚合法,在可聚合阴离子乳化剂/非离子乳化剂复配体系下,以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性的纳米SiO2、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)等为核相组成,以MMA、BA及甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)为壳相单体,合成纳米SiO2/含氟聚丙烯酸酯复合乳液.考察了纳...     

自制反应性乳化剂制备的含氟核壳乳液及性能

采用烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）与顺丁烯二酸酐反应,制得反应性乳化剂;以甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸丁酯（BA）为核,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）为壳,采用半连续种子乳液聚合方式制备核壳型含氟丙烯酸酯乳液。对反应性乳化剂的性能进行了初步探究,并通过红外光谱、TEM、DSC、CA、TGA等对体系进行了研究。结果表明,自制的反应性乳化剂性能优异,合成的乳胶粒具有典型的核壳结构,乳液性能稳定;反应性乳化剂的引入使涂层具有较低的表面能,有效地提高了乳胶膜的疏水性能。     

Synthesis and characterization of polyacrylate latex containing fluorine and silicon via semi-continuous seeded emulsion polymerization

The polyacrylate latex containing fluorine and silicon were successfully synthesized by semi-continuous seeded emulsion polymerization in the presence of the mixed emulsifier of novel sodium lauroyl glutamate (SLG) anion surfactant and BCE-10 nonionic surfactant, which methyl methacrylate (MMA) and butyl acrylate (BA) were used as main monomers and hexafluorobutyl methacrylate (HFMA) and vinyltriethoxysilane (VTES) were used as the functional monomers. Potassium persulfate (KPS) was used as the initiator. The structural groups of the latex films were evaluated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Thermal performance of the film was evaluated by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis. The latex particle size and its distribution were measured by the dynamic light scattering detector. Furthermore, surface hydrophobicity of the latex film was examined by measurement of water contact angle (WCA). WCA and thermal stability of the film are increased with the increased amount of HFMA and VTES. Factors, which have an influence on the properties of the resultant latex and its film, are investigated in detail. Results show that the optimal condition of synthesizing the emulsion is as follows: the amount of emulsifiers is 7.0%; mass ratio of SLG to BCE-10 is 1:1; the amount of initiator is 0.8%; the mass ratio of MMA to BA is 1:1; the content of the fluorine monomer and silicon monomer is 6.0%.     

KH-570对硅丙核/壳乳液合成及性能影响的研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯腈(AN)为主要原料,γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为改性剂,采用半连续种子乳液二阶段聚合法制备出一种核/壳结构型硅丙乳液。研究结果表明:KH-570含量对胶膜吸水率影响较小;胶膜力学性能及其保持率随KH-570含量增加而增大;当w(KH-570)=5%(相对于单体总质量而言)时,乳液及其胶膜的综合性能相对最好,其吸水率、拉伸强度和断裂伸长率分别为6.92%、13.37 MPa和43.98%,吸水48 h后拉伸强度和断裂伸长率分别为12.01 MPa和40.02%,吸水48 h后拉伸强度和断裂伸长率的保持率分别为89.83%和91.41%。     

含氟苯丙无皂乳液的合成及其在涂料中的应用

以过硫酸铵(APS)为引发剂,将丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(ST)、丙烯酸(AA)与甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)通过无皂乳液聚合法制备了含氟苯丙无皂乳液(BSAD)。通过IR、TEM、粒度仪及Zeta电位分析仪表征了乳液主组分结构、乳胶粒形貌、粒径分布及Zeta电位,并考察了丙烯酸钠、引发剂APS、DFMA的用量及反应温度对乳液性能的影响。并将该乳液与纳米TiO2等复配制备了氟碳涂料。结果表明,当丙烯酸钠质量分数为12%,APS质量分数为1%,反应温度为78℃时,乳液性能最佳,此时凝胶率为0.8%,耐水性大于168 h,单体转化率为97.1%;当DFMA质量分数为25%时,涂膜疏水性最佳,水接触角达到113°,吸水率为6.4%;制得的氟碳涂料的附着力、硬度、耐水性等都获得了令人满意的效果。     

高抗水水性丙烯酸酯乳液的合成、表征及其在工业滤纸中的应用

以十二烷基硫酸钠(SDS)和OP-10为复合乳化剂,丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(FA)为主要原料,采用预乳化半连续种子聚合法制备具有核壳结构的高抗水性丙烯酸共聚乳液。利用红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、接触角仪等对乳液及浸渍滤纸进行了表征;同时,讨论了核壳单体配比、乳化剂用量、引发剂用量以及含氟单体用量对反应与浸渍滤纸耐水性能的影响。结果表明,优化反应条件后,硬单体MMA配以适量FA单体为壳,制备的共聚乳液稳定性好,粒度均匀,具有明显球状和核壳结构。乳胶膜表面能随着含氟量的增加大幅度降低,当氟单体含量为16.3%时,其表面能降至19.9 m N/m。利用功能氟单体包覆于核层外表,当氟单体含量为4.7%时,原乳胶表面能从37.7 m N/m降至24.6 m N/m,所浸渍滤纸耐水性能明显优于不含氟乳液浸渍滤纸,达到"低氟高效"的效果。     

水性含氟丙烯酸酯核壳乳液的制备及性能研究

采用半连续乳液聚合法合成了以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为成核单体,甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸六氟丁酯(HF)为成壳单体的核壳型微乳液。通过TEM、SEM、FT-IR对乳液及乳液固化膜性能进行了表征;对乳液的稳定性做了测试,用接触角法对乳液固化膜表面性能进行了研究。结果表明:当含氟单体质量分数为19.34%时,核壳型结构粒子呈球形分布,乳液稳定性良好,成膜性较好,乳液固化膜的表面能为24.26 mJ/m2,与之相对应的无氟乳液固化膜的表面能为52.73 mJ/m2。根据本研究得出的原料、配方及工艺方法制备的乳液及其膜有较优的性能。     

不同粒径含氟丙烯酸酯共聚乳液的合成及膜表面疏水性能研究

采用半连续种子乳液聚合的方式,以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸六氟丁酯为原料制备了粒径分别为30nm、75nm、210nm左右的含氟丙烯酸酯共聚物乳液。通过乳胶粒核壳结构设计与大小粒径乳液机械共混改性2种方法研究了如何在较少含氟单体用量的情况下达到较好的表面疏水性能。利用X射线光电子能谱、动态光散射仪、接触角测定仪等分析手段,研究了共聚物膜的表面性能和共聚物乳液粒径的大小及分布,测试结果表明,核壳结构乳液成膜后壳层含氟量较高,膜表面接触角大于90,°疏水性能强;而大小粒径乳液共混物成膜后表面含氟量较低,却仍能得到90°以上的接触角,表明乳胶膜表面具有粗糙结构,具有一定的仿荷叶效应。