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木器涂料用高固含量苯乙烯—丙烯酸酯微乳液的合成及其机理研究

吴跃焕  
【摘要】:作为水性涂料代表的丙烯酸酯类乳胶涂料已在建筑内、外墙涂料中得到了广泛的应用。而在高档木器涂料中不见其踪影,究其原因是不能满足高档木器涂料的低温成膜、高硬度、高光泽、透明度好、手感好、耐水性优异的要求。为了形成可与有机溶剂型涂膜的致密度和光滑度相媲美的、可满足高档木器漆要求的胶膜,对丙烯酸酯类乳液进行超微粒子化,也就是制备乳化剂含量低、固含量高的苯丙聚合物微乳液势在必行。针对目前普通乳液聚合所得乳液的乳胶粒粒径大(200~500nm),而采用微乳液聚合法制备的聚合物微乳液,乳化剂含量高、固含量低的现状(文献中聚合物/乳化剂最高比为8∶1),我们进行了以下几方面的研究: 首先,用普通乳液聚合法合成出乳化剂用量1~2%、单体含量50%,粒径35.6nm、多分散性0.133,重均分子量1.2×10~6、分布窄6.2,成膜性能好、光泽87,机械性能优异的纯丙微乳液。系统的研究了聚合工艺,乳化体系,引发剂种类、用量及其添加顺序,电解质用量,温度,搅拌对乳液粒径及性能的影响,对乳液的合成机理进行了探讨。该工艺稳定、容易放大、普适性强,为聚合物微乳液的合成开拓了一条新思路。 然后,采用微乳液聚合法合成出乳化剂用量2.5%、单体含量40%,粒径34.3nm、多分散性0.176,重均分子量1.22×10~6、分布12.153,光泽80、机械性能好的的纯丙微乳液。考察了聚合工艺,乳化剂种类用量,电解质用量,温度,搅拌对乳液粒径及性能的影响。成功地将微乳液聚合体系中聚合物/乳化剂的配比提高到15:1,并对合成机理进行了探讨。聚合在相当于Winsor I型体系中进行,上层单体只起储存库的作用,它在缓慢搅拌的帮助下扩散进入O/W微乳相中,只要微乳液面上补加的单体不扰动微乳液,就不会产生粗粒子,因此要求缓慢搅拌,并严格控制滴加速度。此法较之于普通乳液聚合法,工艺要求要苛刻许多。 在对前面两种聚合方法对比的基础上,最后选择用普通乳液聚合法来合成苯丙微乳液。合成出乳化剂用量1.5%、单体含量50%,粒径30.5nm、多分散性0.176,重均分子量8.086×10~5、分布8.255,光泽87、机械性能好的具有核/壳结构的苯丙微乳液。探讨了苯乙烯用量、加入方式对乳液粒径及其性能的影响。苯乙烯在核/壳中的分配对乳液性能有较大的影响。 对苯丙微乳液进行GPC测定发现:引发剂浓度加大,分子量减小;但加大到一定程度,分子量减小幅度下降;随着丙烯酸加入顺序的后移,分子量增大。 考察了乳胶粒大小、水分挥发、成膜温度对微乳液成膜过程的影响。乳液的


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