抗温耐盐有机硅降滤失剂制备与性能研究

以N,N-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和N-乙烯基吡咯烷酮为反应单体,以偶氮二异丁腈为引发剂,通过自由基共聚反应,合成了有机硅共聚物降滤失剂烷氧基硅烷类乙烯基单体共聚物(PKANS)。红外分析表明PKANS的分子结构符合预期,热重分析表明其抗温可达310.2℃。当PKANS用量为2.0%(wt,质量分数)时,淡水与复合盐水钻井液在220℃高温老化后的常温常压滤失量分别为13.2和21.6mL,高温高压滤失量滤失量分别为35.8和51.6mL,表明PKANS具备良好的抗温耐盐降滤失性能,吸附实验表明PKANS与粘土颗粒间的吸附作用不易被高温破坏。     

聚合物P(AMPS-AM-DMAM-NVP)的制备及降滤失性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、N-乙烯吡咯烷酮(NVP)为单体,采用自由基水溶液聚合法制备P(AMPS-AM-DMAM-NVP)。通过正交实验设计得到最佳反应条件:引发剂用量0.3%,单体的物质的量比AMPS∶AM∶DMAM∶NVP=3∶4∶2∶1,乙二胺四乙酸(EDTA)用量0.15%,温度75℃,单体质量分数30%;采用红外光谱和TG-DSC分析法对其进行表征;并考察其降滤失性能。结果表明,聚合物质量分数增加,滤失量降低;在饱和盐水泥浆中,聚合物的加入使滤失量从105.6 mL降到7.5 mL,降滤失效果明显。     

增容型聚丙烯酸酯水泥改性剂研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和乙烯基硅烷A-171为原料进行乳液聚合,合成了一种增容型聚丙烯酸酯改性剂FI。利用高温高压失水仪测试其降滤失性能,结果表明,A-171含量为20%(wt,质量分数)的改性剂FI-20%其水泥浆降滤失效果最好,失水量由原来的48mL下降到16.5mL,黏度也较低。水泥石的抗压强度随着改性剂FI-20%含量的增加而逐渐下降,而抗压强度则呈现出先增大后减小的现象,且在FI-20%含量为6%时水泥石的抗折强度达到最大值,为8.62MPa。     

室温界面自交联对PS/PBA乳胶IPN力学和阻尼性能的影响

利用种子乳液聚合以及双丙酮丙烯酰胺(DAAM)与己二酰肼和甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA)与乙二胺的交联反应合成了系列聚苯乙烯/聚丙烯酸正丁酯(PS/PBA)室温界面自交联乳胶互穿聚合物网络(IPN)。拉伸实验结果表明,自交联可提高LIPN的拉伸强度,减少永久形变,并且拉伸强度随DAAM和GMA用量的增加而增加。动态力学谱结果表明,自交联使LIPN的玻璃化温度升高以及阻尼性能下降,并且随DAAM用量的增加,阻尼性能降低;随GMA用量的增加,阻尼性能先增后降。GMA为5%时,LIPN具有较高的拉伸强度和阻尼性能。     

交联型有机硅改性聚丙烯酸酯无皂乳液的合成及涂膜性能

为提高聚丙烯酸酯乳液涂膜的稳定性,克服传统有机硅改性的弊端,采用无皂乳液聚合技术合成交联型有机硅改性聚丙烯酸酯无皂乳液。测试了无皂乳液单体转化率、凝胶率及涂膜吸水率和拉伸强度,并用红外光谱仪分析其结构。通过调节引发剂过硫酸铵(APS)、可聚合乳化剂烷基乙烯基磺酸盐(ALVS)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和乙烯基硅油(Vi-PDMS)用量,改进乳液和涂膜性能。结果表明:当APS,ALVS,GMA,Vi-PDMS用量分别为0.8%,4.0%,4.0%,8.0%时,乳液综合性能最优,涂膜耐水性明显好于普通乳化剂乳液涂膜,且力学性能良好。     

双重交联PUEA复合乳液的合成

以甲苯二异氰酸酯(TDI-80)、聚醚二元醇(GE-210)、二羟甲基丙酸(DMPA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等为主要原料,以环氧树脂(CYD-014)为预交联剂,以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为后交联剂,采用预聚体法,合成了具有双重交联结构的PUEA复合乳液。研究了后交联剂GMA用量对乳液和涂膜性能的影响及交联固化工艺条件。结果表明,GMA的用量对PUEA乳液及涂膜性能有重要影响。当GMA用量为3%时,乳液外观和稳定性好,烘烤成膜的涂膜吸水率和吸乙醇率最低,硬度和耐冲击性能优异,防腐性能最佳;加入GMA的后交联PUEA涂膜性能与成膜温度及烘烤时间有密切关系;适宜的成膜条件为150℃/20min。     

紫外光辐射交联甲基乙烯基硅橡胶/线性低密度聚乙烯热塑弹性体的性能

在光引发剂存在的条件下,利用紫外光对甲基乙烯基硅橡胶/线性低密度聚乙烯(MVQ/LLDPE)热塑弹性体进行辐射交联改性,通过凝胶含量、力学性能和热延伸测试,以及差示扫描量热法(DSC)和扫描电镜(SEM)分析,考察其交联特性及相关力学性能。实验结果表明,凝胶含量随光引发剂用量先增加后减小,在1%时出现极大值88%。凝胶含量随着辐照时间快速增加,当辐照时间为6s时,凝胶含量可以达到89%。随着辐照时间的延长,材料的拉伸强度显著提高,而断裂伸长率和热延伸率逐渐下降。扫描电镜(SEM)照片表明,紫外光交联提高了MVQ和LLDPE两相的相容性。差示扫描量热法(DSC)结果表明,紫外光交联可使材料的熔点从124.6℃下降到112.3℃,熔融焓由39.09 J/g下降到32.22 J/g。     

甲基丙烯酸缩水甘油酯/环氧丙烯酸酯自由基-阳离子混杂光固化行为及膜层性能

为了改善环氧丙烯酸酯光固化膜的性能,以二苯基碘六氟磷酸盐(DPI·PF6)为引发剂,对甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)/环氧丙烯酸酯(EAR)进行自由基-阳离子混杂光固化.采用红外光谱(FT-IR)和原子力显微镜(AFM)研究了其固化过程和形态,并对GMA/EAR混杂固化膜的凝胶率、漆膜力学性能、热性能及动态力学行为进行了表征.结果表明:GMA/EAR混杂固化体系的最佳固化时间为3 min,GMA的加入提高了EAR起始固化阶段的转化率,但最大凝胶率基本不变;随着GMA的加入,涂膜的柔韧性和附着力提高,但铅笔硬度和耐热性下降;玻璃化温度Tg和储存模量E随着GMA含量的增加先增加后下降,在GMA含量为20％时,Tg增加了15.15℃,在GMA含量为5％时,储存模量增加了16.83％.AFM分析表明EAR/GMA体系具有较好的强迫相容性,形成了均相互穿网络体系.     

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℃。     

壳中交联单体用量对中空乳胶粒形态及遮盖性的影响

采用多步乳液聚合法合成了单分散性良好的中空乳胶粒,并采用粒径分析仪、粘度计、酸值测量、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见光分光光度计(UV-Vis spectrophotometry)测量考察了交联单体用量对中空乳胶粒形态和遮盖性的影响。研究结果表明随着壳中交联单体用量的增加,乳胶粒强度增加,溶胀程度降低,空腔均匀性和表面平整性提高;且当交联单体用量<6%(质量分数)时,中空乳胶粒的遮盖性随着交联单体用量的增加而增加;交联单体用量>6%(质量分数)时,中空乳胶粒的遮盖性基本不变。交联单体的最佳用量为6%(质量分数)。     

基于迪尔斯-阿尔德反应的聚乙二醇自修复材料的制备

合成了呋喃封端的聚乙二醇(F-PEG-F)和含有3个马来酰亚胺官能团的小分子交联剂三(2-马来酰亚胺基乙基)胺(TMEA)。用傅里叶变换红外光谱、核磁分析表征了产物结构。通过F-PEG-F和TMEA反应制备了具有可再加工性能及自修复性能的交联聚合物材料。由于迪尔斯-阿尔德(Diels-Alder,DA)反应的动态可逆性,样品在100℃时发生逆DA(Retro-DA)反应,交联结构破坏。材料损伤后由超景深三维显微镜观察到破坏部位成功愈合,实现了自修复。此外,随着交联剂含量增加,材料拉伸强度有所提高;随着PEG相对分子质量提高,拉伸强度略微下降。当聚乙二醇相对分子质量为6000,交联含量为45%时,拉伸强度达到1.27 MPa,断裂伸长率为44%,60℃时修复率可达到90%。     

沉淀聚合法制备(甲基丙烯酸缩水甘油酯-co-二乙烯基苯)功能聚合物微球

以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和二乙烯基苯(DVB)为共聚单体,采用沉淀聚合法制备了Poly(GMA-co-DVB)聚合物微球。考察了振荡方式和配比对聚合物微球形貌和产率的影响,采用扫描电镜(SEM)和红外光谱对微球进行表征,并测定了聚合物微球的环氧基含量。结果表明:在功能单体GMA为20%～60%(摩尔分数)时,合成了稳定、表面光滑、粒径为2.49～3.67μm的单分散功能微球;随着GMA投料比增加,C=O峰面积与C=C峰面积之比逐渐增加,环氧基的特征吸收峰逐渐增强。微球表面环氧基含量从0.9266mmol/g增至2.9122mmol/g。聚合物微球的水解进一步证明在微球表面有反应性的环氧基。     

核壳结构丙烯酸酯共聚物的制备及对聚碳酸酯的增韧

采用半连续乳液聚合方法制备了聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PBA/PMMA)核壳结构乳液,经处理制得丙烯酸酯共聚物(ACR),再用ACR对聚碳酸酯(PC)进行增韧改性。研究了引发剂用量、乳化剂配比和用量、交联单体的用量对聚合物乳液的影响,以及ACR含量、核壳比、乳化剂用量和交联单体等对共混物力学性能的影响,并用扫描电镜对共混物冲击断面形貌进行了研究。实验结果表明,随乳化剂用量的增大,乳胶平均粒径减小。在乳化剂用量一定时,随乳化剂中OP-10的增加,乳胶平均粒径增大。在核壳结构乳液中核壳质量比为75/25,交联单体用量为8%,乳化剂用量为3%的条件下,共混物中ACR质量分数为6%时,共混物缺口冲击强度最大,使用交联单体二甲基丙烯酸丁二醇酯(BDDMA)的共混物缺口冲击强度是使用交联单体二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)的共混物缺口冲击强度的2倍。随着ACR含量的增加,PC/ACR的缺口冲击强度增加,拉伸强度和弯曲强度略有下降。扫描电镜表明,ACR在PC/ACR中分散粒径大于乳胶粒径。     

含GMA的丙烯酸酯类胶粘剂的自由基-阳离子混杂光固化

对含有甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的丙烯酸酯类光固化胶粘剂分别进行自由基光固化和自由基/阳离子混杂光固化,利用红外光谱研究了GMA含量和阳离子光引发剂对光固化过程和胶粘剂粘接性能的影响。红外光谱结果表明,GMA的双键聚合速度大于芳香族聚氨酯二丙烯酸酯(6201)和丙烯酸异冰片酯(IBOA),GMA与6201的共聚倾向大于IBOA与6201的共聚倾向。阳离子光引发剂的加入会加大固化体系中的自由基浓度,导致固化体系的凝胶率降低。GMA在与IBOA形成的混合体系中的物质的量分数≤70%时,混杂光固化胶粘剂的剪切强度随着GMA含量的增加而增加。     

含季胺盐丙烯酸酯共聚物的防污涂料

用自由基溶液聚合法合成了甲基丙烯酰乙基三甲基氯化铵(DMC)-丙烯酸乙酯(EA)-甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA)和DMC-EA-GMA-甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚物,并以此为成膜树脂制备了相应的防污涂料。测试结果表明:随着成膜树脂中DMC用量的增加,涂膜的剪切强度下降,Cu2+渗出率增加;随MMA用量的增加,涂膜的抗拉强度增加,Cu2+渗出率增加。MMA用量为树脂质量10%时,15℃以上的Cu2+渗出率明显高于10℃时的Cu2+渗出率,这对防污剂氧化亚铜的温控释放是十分有利的。     

光引发交联改性对尼龙6性能的影响

在光交联剂的存在下,研究紫外光辐照交联改性尼龙6。通过凝胶含量测试、衰减全反射红外光谱、热重分析和差示扫描量热法(DSC)考察了紫外光辐照尼龙6的交联特征及相关性能。结果表明,当紫外光辐照5s时,凝胶含量达到99.2%,拉伸强度从60.0MPa增加到73.2MPa。紫外光辐照后,尼龙6的结晶度和熔点下降,热稳定性提高。在光交联同时,尼龙6表面也发生光氧化降解,并随辐照时间的延长而加剧,导致尼龙6的力学性能下降。     

丙烯酸对自交联型水基丙烯酸酯胶粘剂乳液性能的影响

以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)和丙烯酸羟丙酯(HPA)为主要单体,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)做交联固化剂,用半连续乳液合成法制备自交联反应型丙烯酸酯胶粘剂乳液,并将其应用于聚氯乙烯(PVC)与织物的粘结。通过热失重分析法对改性前后胶膜热稳定性进行了分析,研究了丙烯酸(AA)含量对胶粘剂乳液及其膜性能的影响。结果表明,改性后的丙烯酸酯乳液具有良好的热稳定性。AA的加入,使乳液粒径减小,分布均匀,乳液稳定性较好,呈现假塑性流体性质。随着AA含量的增加,乳液黏度增大,胶膜拉伸强度增大,断裂伸长率减小,耐水性先提高后降低。当AA含量为2%时,乳液平均粒径为97.3 nm,胶膜吸水率从8.34%降至4.2%,力学性能优异,PVC与织物的粘接物的剥离强度从12.3 N/25mm提高到28.0 N/25mm。     

CTAB/聚合物复合插层膨润土降滤失剂的制备与表征

以膨润土为原料,十六烷基三甲基溴化铵、单体丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为插层剂,通过离子交换法,在过硫酸钾的引发下,合成了一种新型的复合材料P(AMPS-AM)/CTAB/Na-T,并对其结构进行了红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)表征.考察了单体配比、十六烷基三甲基溴化铵的加量以及膨润土加量对该复合材料降滤失量的影响.实验结果表明,在丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的比为6∶1,十六烷基三甲基溴化铵的加量为5%,膨润土加量为15%时该复合材料的性能最好;检测结果显示,膨润土表面的羟基参与了反应,P(AMPS-AM)/CTAB进入到膨润土夹层,其层间距增大了0.711nm,而改性前后膨润土的形貌并没有发生大的变化.     

熔融接枝聚丙烯亲水性能的研究

将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、共聚单体苯乙烯(St)与聚丙烯(PP)在1,1-二(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷(CH335)引发剂引发下反应挤出熔融接枝,探讨了PP接枝物动态后退接触角(θr)与接枝单体GMA、St和引发剂CH335用量的关系.结果表明GMA、St和CH335用量分别为1.5%、1.0%、0.3%时,PP接枝物的θr由纯PP的77.3°降至42.0°,亲水性能明显提高.     

交联型水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的制备及其胶膜性能研究

采用原位聚合的方法,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL-1000)、1,4-丁二醇(BDO)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸缩水甘油酯(GMA)等为主要原料,合成交联型水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(WPUA)。系统研究了交联剂用量对复合乳液及其胶膜性能的影响,并通过FT-IR、TGA、XRD、SEM表征了复合乳液及其胶膜的结构和性能。结果表明,适度交联能够提高材料的力学性能及耐水性能,当n(GMA)/n(DMPA)=0.1~0.2时,所得WPUA乳液性能稳定,聚合物具有良好的热稳定性及耐水性,吸水率低至5.4%;拉伸强度达到28.9 MPa,较未交联胶膜的拉伸强度提高了173%。