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聚四氟乙烯/聚丙烯酸酯微观复合改性乳液的制备及性能与应用研究

毛淑才  
【摘要】:建筑业的飞速发展和环境法规的出台令建筑水性涂料发展前景看好,虽然市面上建筑外墙涂料花样繁多,但中低档产品供大于求而中高档产品不足,所以开发高档、高性价比的乳液和涂料是当务之急。目前,对纯丙、硅丙乳液和相应涂料的研究已取得一定成果,但对含氟乳液和相应涂料的研究仍处于起步阶段。含氟涂料具有高耐候、耐擦洗、耐化学药品、耐沾污等性能,满足了许多领域的特殊要求而得到应用,把氟树脂与丙烯酸酯类树脂相结合,可以在性能上取长补短,制备兼具两者优异性能的新材料,在理论和应用上都具有重要意义。 国外已报导了几种制备含氟乳液的方法,但在国内由于存在这样或那样的问题而难以适用。本实验另辟蹊径,避开氟烯烃单体聚合的步骤,把工作定位于对工业品聚四氟乙烯(PTFE)分散液进行微观(乳胶粒内的)复合改性,生成的乳液介于粘合剂(binder)和填料(filler)之间,相当于把PTFE看作是填料,将之作粘合剂性能处理,即用丙烯酸酯对其进行改性,获得在功用上更偏向于粘合剂的乳液。本实验工艺相对简捷,成本不高,得到的乳液性能比纯丙乳液有较大的提升,特别是在耐候性和耐沾污性方面,且能够常温成膜,是一种新颖有效地制备含氟乳液的新方法。 研究工作主要包括以下内容: 以含氟乳化剂和非离子乳化剂OP-10复配制备纯丙乳液,乳液比一般方法制备的纯丙乳液具有更好的稳定性,外观亮泽饱满,各种性能优异。详细分析了采用复配乳化剂制备纯丙乳液和聚四氟乙烯/聚丙烯酸酯复合改性乳液的工艺条件和原材料的选用依据,进行乳液聚合实验,制得了两种不同情况的微观复合改性乳液。 对得到的乳液产品进行表征、测试,设计了五种独立而又相辅相成的方法对实验设计思想进行求证,包括红外光谱法、透射电镜法、粒度分布法、小粒径外来种子聚合法、流变性变化法,各种结果表明设计思想是可行的。考察了乳胶粒的结构,并从宏观和微观两个方面探索了复合改性乳液的制备机理。 测试了产品乳液的各项性能,考察了初始种子用量、单体用量及比率、乳化剂用量、引发剂用量、反应温度等实验条件对产品乳液性能的影响;考察了影响聚合反应稳定性的因素。最终确定体系乳化剂用量为1.8%~1.9%;初始种子百分数为14%~18%;复合改性乳液的固含量确定在40%~50%之间;功能单体控制在单体总量的3%以下;制备二级种子时,单体对初始种子采用常规溶胀法;搅拌速度控制在120~250rpm,且搅拌速度应均一稳定;引发剂选用过硫酸氨,对


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