有机氟硅改性丙烯酸酯乳液的合成研究

摘要

丙烯酸酯乳液来源丰富、价格低廉、应用广泛。但其自身耐水性、耐高低温等性能不太理想,由此,丙烯酸酯类聚合物乳液的改性已成为国内外学者的研究热点。 本文着重介绍了有机氟、有机硅改性丙烯酸酯聚合物乳液。对有机氟、有机硅改性丙烯酸酯乳液的改性原理、改性单体、合成方法、应用做了详细阐述,对乳化剂、引发剂的选择与用量作了简要讨论,对氟硅同时改性丙烯酸酯乳液的合成思路作了归纳总结。 以氟醇(RfCH2CH2OH)和乙烯基硅氧烷(A-151)为原料合成氟硅单体,十二烷基硫酸钠(SDS)/辛基苯基聚氧乙烯醚(OP-10)为复合乳化剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用间歇乳液聚合法将其与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)进行乳液共聚,制备含氟硅的丙烯酸酯共聚物乳液。与实验小组之前使用相同单体采用核壳乳液聚合法制得的氟硅丙烯酸酯乳液的性能进行对比,结果表明：随着氟硅单体含量的增加,两种方法制得乳液的最终转化率和离心稳定性均下降,但间歇法制得的乳液转化率更高,稳定性更好；共聚物乳胶膜对水的接触角均增大,但核壳法制得乳液的防水性更好,当氟硅单体含量为15％时,核壳法制得乳液的乳胶膜对水的接触角达110°以上。 以丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为基本单体,八甲基环四硅氧烷(D4)、1,3,5,7-四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D4v)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)为功能性单体,KPS为引发剂,[m(SDS)/m(OP-10)=1/2]为乳化剂,采用种子乳液聚合法制备了有机氟硅改性丙烯酸酯乳液。利用FTIR分析了共聚物的结构,TEM观察了种子乳液、最终乳液的乳胶粒子形态,测定了单体的转化率,研究了乳液的离心稳定性、贮存稳定性、稀释稳定性、耐寒/耐热稳定性、测定了乳胶膜对水的接触角和共聚物的热失重曲线。结果表明：共聚物中含有氟硅成分,乳液的乳胶粒子具有明显的核壳结构；乳液的贮存稳定性良好,稀释稳定性、耐寒/耐热稳定性优异。随着有机氟、有机硅改性单体含量的不断增加： ①聚合反应中单体的转化率不断下降； ②离心沉降率随之增加,聚合物乳液的离心稳定性逐渐降低； ③乳胶膜对水的接触角不断增大,聚合物的耐水性逐渐增强,硅含量在10％～15％、氟含量在20％～30％时,乳胶膜对水的接触角均达到100°以上； ④聚合物的热分解温度升高,热稳定性得到提高,且随改性单体含量的增加,热稳定性呈上升趋势。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分文献综述

1丙烯酸酯乳液

1.1丙烯酸酯乳液的特点

1.2常用的丙烯酸酯类单体

1.3丙烯酸酯乳液的改性

2有机氟改性丙烯酸酯聚合物

2.1改性原理

2.2常用的改性丙烯酸酯聚合物的有机氟单体

2.3有机氟改性丙烯酸酯聚合物的合成

2.4有机氟改性丙烯酸酯聚合物的应用

3有机硅改性丙烯酸酯聚合物

3.1改性原理

3.2常用的改性丙烯酸酯聚合物的有机硅单体

3.3有机硅改性丙烯酸酯聚合物的制备

3.4有机硅改性丙烯酸酯聚合物的应用

4乳化剂

5引发剂

6氟硅改性丙烯酸酯乳液的合成思路

7选题的依据和意义

第二部分实验部分

1 试剂和仪器

1.1实验试剂规格

1.2试剂的预处理

1.3实验仪器

2间歇乳液聚合法合成氟硅改性丙烯酸酯乳液体系

2.1实验设计

2.2氟硅单体的合成

2.3乳液的制备

3种子乳液聚合法制备氟硅改性丙烯酸酯乳液体系

3.1实验设计

3.2乳液的制备

4分析与测试

4.1红外光谱分析

4.2乳胶粒形态表征

4.3单体转化率的测定

4.4乳液的稳定性能表征

4.5乳胶膜性能表征

4.6热失重分析

第三部分结果与讨论

1间歇乳液聚合法合成氟硅改性丙烯酸酯乳液体系

1.1红外表征

1.2乳胶粒形态表征

1.3反应的转化率

1.4乳液的稳定性

1.5乳胶膜的吸水率

1.6乳胶膜对水的接触角

1.7 小结

2种子乳液聚合法制备氟硅改性丙烯酸酯乳液体系

2.1红外表征

2.2乳胶粒形态表征

2.3单体的最终转化率

2.4乳液的稳定性能

2.5乳胶膜对水的接触角

2.6热失重分析

2.7小结

第四部分结论

参考文献

在读期间发表论文：

致谢