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含氟丙烯酸酯共聚物乳液的制备及性能研究

王政  
【摘要】:含氟丙烯酸酯聚合物乳液由于具有独特的长链氟烷基结构,使含氟丙烯酸酯具有很多特殊的性能,如:优异的耐化学稳定性、耐候性、不粘性、极低表面能、拒水拒油性等。含氟丙烯酸酯乳液聚合以水为介质,对环境污染较低,被广泛的应用于涂料、织物及皮革整理剂等领域。由于含氟丙烯酸酯单体价格昂贵,人们的研究主要集中在如何满足性能要求的同时,尽可能减少含氟丙烯酸酯单体的用量,因此在水分散体系中合成具有理想结构和性能的含氟丙烯酸酯共聚物有着重要的理论与现实意义。本论文采用核壳乳液聚合、细乳液聚合法制备贮存性稳定、具有良好疏水疏油性的含氟丙烯酸酯乳液,并对乳胶膜的结构和性能进行深入的研究。论文的主要研究内容如下: 1.简要综述了含氟丙烯酸酯共聚物的结构、制备方法和纳米Si02改性含氟丙烯酸酯的制备方法及应用。 2.以十二烷基硫酸钠(SDS)和辛基苯基聚氧乙烯醚(OP-10)为复合乳化剂,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHM)为原料,采用半连续种子乳液聚合方法合成了核壳型含氟丙烯酸酯共聚物乳液。通过FT-IR、DSC、TEM对乳胶膜组成、结构和形貌进行了表征,通过接触角、吸水率和拉力试验机表征了含氟丙烯酸酯共聚物乳胶膜的表面性能和力学性能。研究了DFHM用量对共聚物乳液及乳胶膜性能的影响。结果表明:制备的含氟丙烯酸酯共聚乳液具有核壳结构;含氟基团富集于壳层,提高了乳胶膜的疏水性能和力学性能。 3.以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)为单体,烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)为乳化剂,采用细乳液聚合法合成了含氟丙烯酸酯无皂乳液。利用FTIR、H1-NMR、DSC和TEM表征了共聚物的结构和形貌,考察了聚合温度、乳化剂用量和引发剂用量对细乳液聚合动力学的影响,通过接触角和吸水率表征了含氟丙烯酸酯共聚物乳胶膜的表面性能。结果表明,当DNS-86用量(占单体总量)为2.5%,引发剂用量为0.5%,HFMA用量为20%,反应温度为70℃时合成的含氟丙烯酸酯乳液稳定性好,乳胶粒平均粒径为180nm;涂膜耐水性随氟单体含量的增加而提高。 4.使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对纳米Si02粒子进行偶联处理,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)为单体,SDS为乳化剂,采用细乳液聚合法制备了纳米Si02/含氟丙烯酸酯复合乳液。探讨了温度、乳化剂用量、引发剂用量与单体转化率的关系,结果表明,在反应温度为70℃,乳化剂用量1.5%,引发剂用量1.5%时,可以得到稳定的平均粒径为150nm的乳胶粒子。通过对吸水率、热重分析测试,表明纳米Si02的引入不仅可以提高乳胶膜的耐水性,还可改善乳胶膜的耐热性能。


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