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室温交联核/壳结构乳液的制备及其性能研究

张继德  
【摘要】:通过对聚合物分子及乳胶粒子的结构设计,在优化乳液制备工艺和性能的基础上,合成了环氧基/羧基、酮羰基/酰肼基和乙酰乙酰氧基/胺基三种体系的室温自交联核/壳结构丙烯酸酯乳液。结合室温自交联技术和核/壳技术制备了综合性能优良的水性木器涂料。 采用种子半连续乳液聚合方法,研究了甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸异辛酯(EHA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(MAA)乳液共聚合体系,通过数学模型研究了各个聚合阶段所需要的最佳乳化剂的量。计算结果表明种子乳液聚合阶段所加入的乳化剂和种子乳胶的粒经影响到下一步乳液聚合所需要的乳化剂量。通过动态光射(DSL)和透射电镜(TEM)对乳胶粒子进行了表征,表明采用该方法在乳液聚合的过程中没有二次成核生成新的乳胶粒子,粒径呈窄分布,能够得到核/壳结构明显的乳胶粒子。 通过半连续乳液聚合方法,采用反应性乳化剂α—烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚(30)和α—烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚(10)磺酸钠,研究了MMA、EHA、BA和MAA体系的乳液共聚合工艺。最佳聚合工艺为:阴离子型/非离子型大于1:1(HLB≥15.2),乳化剂量为3.0~3.5%,聚合反应在72℃进行,单体加完后再在80℃反应两小时,乳液具有较高的聚合稳定性和储存稳定性。 利用种子半连续乳液聚合方法,通过甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)与MMA、BA共聚,合成了核层或壳层带有环氧基的核/壳结构乳胶粒子;通过AA与MMA、BA共聚,合成了壳层带有羧基的核/壳结构的乳胶粒子。通过物理共混带有环氧基和羧基的乳胶粒子,得到了两种反应性复合乳液。利用透射电镜和激光动态光散射对乳胶粒子进行了表征,其粒径分布较窄,粒径分布的多分散系数为0.062,平均粒径约76nm,乳胶粒子具有明显的核/壳结构。通过胶膜的凝胶率、膨胀率及机械性能的测定和红外光谱分析,对反应性复合乳液中乳胶粒子的扩散及交联反应进行了研究,并探讨了不同核/壳结构复合乳液对涂膜机械性能的影响。研究表明,当反应性复合乳液中的环氧基和羧基分别分布在乳胶粒子的核层和壳层时,有利于聚合物分子链的充分扩散和化学交联反应的进行,涂膜


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