丙烯酸酯/纳米SiO_2复合细乳液的制备与表征

使用纳米SiO2粉体与丙烯酸酯单体通过细乳液聚合制备出丙烯酸酯/纳米SiO2复合乳液。采用红外光谱法(FT-IR),透射电子显微镜(TEM),拉力试验机以及热分析仪等对复合乳液及其胶膜的结构、形貌、耐热性及力学性能进行了表征。研究了纳米SiO2的用量对复合乳液及其胶膜性能的影响。结果表明:丙烯酸酯/纳米SiO2复合乳液粒子具有核壳结构;纳米SiO2粒子的加入,提高了乳胶膜的热稳定性和力学性能;当SiO2用量为5%(质量分数)时,胶膜的透光性能较好。     

纳米银镓合金/聚甲基丙烯酸甲酯复合粒子的结构表征

在不加任何引发剂和金属还原剂的条件下, 超声辐射双原位引发乳液聚合制备纳米银镓合金/聚甲基丙烯酸甲酯(Ag-Ga/PMMA)复合粒子。利用HREM、 EDS、 XRD等对复合粒子进行了分析, 表明所制得的乳胶粒子具有典型的核壳结构, 粒径为80~200nm, 分布均匀, 单分散性好, 基本没有出现团聚。乳胶粒子中成壳部分的聚合物产生了一层层有序组装的现象。XRD证明, 有纳米合金Ag_0.72Ga_0.28存在; 此外还出现了2个新的衍射峰, 推断可能是新的银镓合金物质。      

水性室温自交联聚丙烯酸酯乳液的制备及性能

以双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(AA)为共聚单体,采用预乳化和半连续种子乳液聚合工艺合成了水性室温自交联聚丙烯酸酯乳液(AACPA)。作为对比,合成了相应的常规聚丙烯酸酯乳液(CPA)。对两种乳液的粒径大小及分布、形态结构,两种乳胶膜的玻璃化转变温度(Tg)及力学性能等进行了系统的研究和对比。红外光谱(FT-IR)分析表明,室温下交联剂与功能单体双丙酮丙烯酰胺发生了交联反应;透射电镜(TEM)和动态激光光散射(DLS)表明,两种乳胶粒子均呈球状,但AACPA乳胶粒子的粒径更小,分布更窄。此外,相比于未交联的CPA膜,AACPA乳胶膜具有更高的Tg及更优异的力学性能。     

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.     

核-壳型有机硅/丙烯酸酯共聚复合乳液的合成与表征

以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯等为单体,过硫酸铵为引发剂,通过种子乳液聚合法合成了具有“硬核”“软壳”结构的微相复合高分子乳液.透射电镜观察证实了此乳胶粒子的形态特征,表征了共聚物的玻璃化转变温度及薄膜的拉伸强度和吸水率.结果表明,所合成乳液的乳胶粒子具有预期的核-壳型结构,成膜物的玻璃化转变温度为13.6 ℃,其拉伸强度和耐水性比常规乳液聚合物有明显的提高.     

第四讲 乳液聚合技术的新进展

本讲座叙述了乳液聚合中聚合物乳胶粒子成核机理，乳胶粒子的稳定化，以及无皂乳液聚合，种子乳液聚合，核壳聚合，反相乳液聚合和微乳液聚合的合成原理等。     

细乳液聚合制备球形聚丙烯腈乳胶粒子

采用过氧化氢/L-抗坏血酸(H2O2/L-AA)氧化还原引发剂引发丙烯腈(AN)的细乳液聚合;探讨了乳化剂、单体和引发剂浓度以及聚合温度对聚丙烯腈(PAN)乳胶粒子的粒径、形态的影响,通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了球形PAN乳胶粒子的形成机理。在AN质量分数为10%,助稳定剂十六烷(HD)为基于AN质量的4%,乳化剂十二烷基硫酸钠(SLS)和引发剂浓度分别为基于水相的8 mmol/L和1.6 mmol/L时,制备出了粒径为67.54 nm的规则球形PAN乳胶粒子,并发现聚合温度是控制PAN乳胶粒子形态的关键因素。通过与热引发剂体系过硫酸钾(KPS)和偶氮二异丁腈(AIBN)分析比较,进一步表明低温聚合能降低PAN乳胶粒子表面结晶,是PAN乳胶粒子呈现出规则球形的原因。     

P(St-BA-AA)三元共聚物纳米微孔乳胶粒子的制备

以P(St-BA)二元共聚物乳胶作种子乳液,采用乳液聚合法制备得到P(St-BA-AA)三元共聚物乳胶体系.通过分步调节碱和酸度,并在高温条件(90 ℃)下进行酸碱处理,首次制得P(St-BA-AA)三元共聚物纳米微孔乳胶粒子.通过TEM、SEM观察其形态与表面形态,确认微孔结构在乳胶粒子内部形成.依据成孔机理,确认本体系的最佳酸碱处理温度应该高于其玻璃化转变温度Tg.     

333水性核壳结构型含氟丙烯酸酯乳液的合成及性能

采用半连续种子乳液聚合方法,在十二烷基硫酸钠(SDS)/辛基苯基聚氧乙烯醚(OP-10)复合乳化剂的作用下,合成了以甲基丙烯酸甲酯(MM A)、丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(A ctyflon-G 04)为原料的水性核壳型结构的含氟丙烯酸酯聚合物乳液。并利用FT-IR、SEM-EDX、TEM、DSC等手段研究了乳液的稳定性、乳胶粒子的结构和形态,分析了氟单体含量和复合乳化剂含量对聚合物乳液性能及成膜性能的影响。     

乳液聚合法制备TiO2/PS复合粒子及其性能研究

采用乳液聚合法制备了以纳米二氧化钛(TiO2)为核,聚苯乙烯(PS)为壳的复合粒子.利用正交实验研究了引发剂用量、单体用量、表面活性剂浓度对复合粒子包覆效率的影响;通过透光率和亲水亲油实验,检验复合粒子的分散性,并采用透射电镜(TEM),红外光谱(FTIR)表征了复合粒子的形貌和结构.     

核壳型含氟硅丙烯酸酯共聚物乳液的微波辐射制备与表征

采用多步种子乳液聚合法,在微波辐射下,以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酸六氟丁酯为原料制备了具有核壳结构的含氟硅丙烯酸酯共聚物乳液.利用FT-IR、DSC、TG、TEM表征了共聚物的结构、乳胶膜的热稳定性、乳胶粒子的形态.考察了共聚物乳液的表面张力及稳定性.结果表明,所得到的乳胶粒子具有明显的核壳结构,氟硅单体的加入降低了共聚物乳液的表面张力,显著提高了乳胶膜的热稳定性.与常规加热相比,微波辐射聚合能够得到更好的核壳结构乳胶粒,且乳液具有更好的耐寒和离心稳定性.     

核壳结构有机硅-丙烯酸酯乳液的合成

为制取防湿、耐水包装用纸的外层涂料,采用种子乳液聚合方法,合成了有机硅-丙烯酸酯乳液.研究了酸度、有机硅(D4)和交联剂用量对乳液聚合及涂膜性能的影响.并确定了最佳聚合条件,得到了吸水率低的优质涂膜.通过透射电镜(TEM)和红外光谱等对硅丙乳液的性能进行了表征,结果表明硅丙乳胶粒子具有稳定的核壳结构.     

微波辐照辅助核/壳型聚硅氧烷/聚丙烯酸酯复合乳液的制备与表征

微波辐照乳液聚合技术具有产率高、节能省时等优点.本工作利用微波辐照,采用半连续种子乳液聚合法制备了具有明显核壳结构的聚硅氧烷/聚丙烯酸酯复合乳液;利用傅里叶变换红外光谱、粒度分析、核磁分析、透射电镜、热重分析等技术手段对产物进行了系统化表征,研究了偶联剂(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅氧烷,C-1757)的用量对乳液聚合和复合胶膜性能的影响.结果表明:复合乳胶粒的平均粒径均小于100 nm,具有明显的核/壳结构;随着偶联剂用量的增加,复合乳胶粒粒径增大,分布变窄,制备的复合胶膜吸水率明显降低,力学性能和热稳定性显著提高.     

反应性乳化剂作用下的醋酸乙烯酯乳液聚合

对反应性乳化剂作用下的醋酸乙烯酯(VAC)乳液聚合动力学体系进行了研究,实验结果发现,聚合速率随乳化剂、引发剂浓度、温度的增大而加快,乳胶粒平均直径较传统的的乳液聚合乳胶粒子大得多,且成核期结束较早。     

无溶剂型有机氟改性聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液及胶膜的制备与性能

采用种子乳液聚合和后扩链法,以聚氨酯(PU)乳液为种子,乙二胺基乙磺酸钠(AAS)为后扩链剂、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、全氟辛基乙基丙烯酸酯(FA)作为自由基聚合单体,合成了乳胶粒微观形态为核壳结构的无溶剂型含氟聚氨酯-丙烯酸酯(FPUA)复合乳液。考察了FA和AAS用量对乳液和乳胶膜性能的影响。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、接触角(CA)和胶膜吸水率等表征了FPUA的结构、微观形态、乳胶膜的表面性能。结果表明,乳胶粒子呈现核壳结构,以聚丙烯酸酯(PA)为核,PU相为壳,由于FA的作用,涂膜的疏水性得到了较大的提高。适量后扩链剂AAS的引入可提高聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)的自乳化能力,增加含氟乳液的稳定性。     

羟基硅油改性聚丙烯酸酯粘合剂的制备与表征

采用种子乳液聚合法制备了一种新型羟基硅油改性丙烯酸酯粘合剂,并讨论了有机硅用量对乳胶膜的耐水性和耐溶剂性的影响;比较了羟基硅油改性前后粘合剂的力学性能,通过红外光谱和透射电镜分析了改性后的粘合剂的结构和形貌.结果表明,羟基硅油改性后粘合剂的耐水性、耐溶剂性和力学性能得到改善.红外光谱分析表明,羟基硅油与丙烯酸酯以Si-O-C键结合;透射电镜分析表明,其有明显核壳结构.     

细乳液法制备有机硅氧烷改性苯丙乳液

采用细乳液法制备γ-甲基丙烯酰氧基正丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性苯丙乳液。研究了引发剂、pH值、MPS的用量等对乳胶膜凝胶含量、溶胀比及动态力学性能的影响。溶胀实验表明,乳胶粒子和乳胶膜凝胶含量及溶胀比主要受体系的pH值影响比较大。动态力学分析表明,在中性条件下使用过硫酸钾(KPS)引发剂得到的乳胶膜的储存模量要高于偶氮二异丁腈(AIBN)乳胶膜的储存模量;增加MPS的用量以及对乳胶膜进行酸化处理或热处理可以提高乳胶膜的储存模量。     

丙烯酸功能化纳米氧化石墨烯/丙烯酸酯复合乳液的制备及性能

以烯丙基磺酸钠（ALS）为可聚合乳化剂,采用种子乳液聚合法制备丙烯酸功能化纳米氧化石墨烯（FAGO）/丙烯酸酯复合乳液。通过红外光谱、XRD表征GO、FAGO的结构,通过SEM和TEM观察GO、FAGO、纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液的形貌。结果表明,丙烯酸上的羧基与GO羟基反应生成了酯键;FAGO的边缘发生扭曲变形,局部产生较多褶皱,体系的不规整度显著增加;纳米FAGO/丙烯酸酯乳胶粒子呈规则的球形。纳米粒径电位分析表明,纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液粒径大小均一,分散性良好,随着ALS加入量的增加,纳米FAGO/丙烯酸酯乳胶粒子的粒径逐渐减小,其分散性指数（PDI）先减小后增大,相应的Zeta电位逐渐升高,乳液的黏度逐渐增大,乳胶膜耐水性变差,当ALS用量为0.8wt%时,纳米FAGO/丙烯酸酯复合乳液综合性能最佳。      

NO-VOC弹性苯丙乳液的共混研究

通过种子乳液聚合的方法合成了不同玻璃化转变温度(Tg)聚合物乳液,然后将不同T_g的乳液按照不同比例进行混拼,得到不同理论T_g值的共混乳液。对共混乳液的Tg、断裂伸长率、拉伸强度、铅笔硬度、抗冲击性、最低成膜温度(MFFT)、单体残余量(VOC)含量进行测试,并观察了乳胶粒子的形态。结果表明:软硬比45/55共混乳液的力学性能良好,断裂伸长率很高,为640%,乳胶粒径90nm左右,乳液中单体的残留量为0。     

PS／P（BA－BOA）核壳乳液的研究

以丁氧基甲基丙烯酰胺（ＢＯＡ）为活性单体，采用种子乳液聚合法制备了ＰＳ／Ｐ（ＢＡ－ＢＯＡ）核壳型复合乳液，用透射电子显微镜观察了乳液粒子的微观形态，探讨了聚合方式等对微观结构的影响，对乳液的稳定性以及乳液膜的力学性能进行了测试，考察了聚合方式对乳液性能的影响。