环氧树脂/聚丙烯酸酯复合乳液的合成及表征

摘要

丙烯酸树脂具有优良的光泽度及耐户外老化性能,但其耐化学腐蚀性较差,严重的影响了它在工业生产和生活中的应用。而环氧树脂具有优异的附着力,耐化学性,热稳定性,如何将上述两种涂料有机的结合起来,通过各组分间的优势互补来提高涂料的整体性能成为了如今的一个热点问题。
　　 本文以十二烷基硫酸钠为乳化剂,(NH4)2S2O8/NaHSO3作氧化-还原引发剂,分别采用STB(齿状搅拌头)“细乳液”聚合和常规乳液聚合两种聚合方式合成环氧树脂/聚丙烯酸酯复合乳液。考察了环氧树脂用量、乳化剂用量、引发剂用量及反应温度对聚合反应速率的影响,测定了反应级数和聚合表观活化能。得到了环氧树脂/聚丙烯酸酯复合乳液聚合动力学关系式。并且建立了动力学曲线数学模型,讨论了细乳液聚合的动力学特征,与常规乳液所得结果进行了比较。
　　 同时,我们采用三种不同的聚合工艺制备了环氧树脂/聚丙烯酸酯复合乳液,考察了聚合工艺参数对乳液性能及其涂膜性能的影响。结果表明:通过细乳液方法制备的复合乳液的储存稳定性明显优于常规乳液,常规乳液聚合在乳液的耐热耐寒稳定性,以及耐电解质稳定性方面更加突出;在涂膜性能方面,常规乳液的涂膜光泽度最佳;在对STB“细乳液”聚合的研究表明,温度的升高使得乳胶粒径减小,引发剂和环氧树脂含量的增加均导致粒径增大。傅立叶红外光谱的分析结果表明,涂膜为复合组成,其中环氧树脂主要分布在涂膜的表层,而聚丙烯酸酯则主要分布在涂膜的底层。在乳液聚合过程中引入功能性单体和活性酮基交联单体后,乳液的涂膜性能得到了进一步的提高。傅立叶红外光谱分析表明,杂化乳液在固化过程中DAAM(双丙酮丙烯酰胺)和ADH(己二酸二酰肼)发生了反应,形成的乳液聚合物为交联结构。
　　 另外,我们采用STB“细乳液”和常规乳液聚合两种聚合方法合成了有机硅改性环氧树脂/聚丙烯酸酯复合乳液,考察了聚合工艺,有机硅用量对复合乳液及其涂膜性能的影响,得到了与环氧树脂/聚丙烯酸酯复合乳液基本一致的结论。增大有机硅单体KH-570的用量,乳液的聚合稳定性显著下降,乳液的粒径也呈上升趋势,但乳胶膜的吸水率,甲苯溶胀比都有显著的下降。