相反转乳化法制备无皂苯丙水溶胶及其固化性能的研究

摘要

聚丙烯酸酯水溶胶涂料是介于乳液和水溶性树脂之间的透明或半透明的超微胶态分散体(粒径10～100nm)。被分散的聚合物粒子非常的小，但又有一定的粒径而维持稳定，涂膜的光泽、粘结力、耐久性都较乳液更好而越来越受到人们的广泛关注。通常水溶胶涂料的制备都是采用乳液聚合的方法，但由于小分子乳化剂在成膜过程中的迁移致使涂膜的综合性能不够理想。 本文采用相反转乳化法合成苯乙烯一丙烯酸酯无皂水溶胶，消除了小分子乳化剂对涂膜的不利影响。以1，4一二氧六环为溶剂，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，采用溶液聚合的方法合成了St-BAHEA-MAA四元共聚物，加碱中和后，利用共聚物主链上亲水基团的自乳化作用，剧烈搅拌下加水分散得到苯丙共聚物的水分散液。在加水水化的过程中，高分子从油相转变为水分散体，发生了相转变。亲水性单体甲基丙烯酸(MAA)用量的增多，共聚物水分散能力增强，水分散液由混浊的乳液转变为半透明的水溶胶，再转变为完全透明的水溶液。丙烯酸羟乙酯(HEA)在提供一定亲水性的同时，其亲水基的空间位阻效应可以增强水分散液的稳定性。助溶剂在水中的溶解度对共聚物的水分散有着非常重要的影响。含疏水性溶剂乙酸丁酯的共聚物加水后不分散，含正丁醇和1，4一二氧六环的共聚物加水后可以得到均一稳定的水分散液。 亲水性单体MAA用量的增多，水溶胶的贮存稳定性增强，但MAA的用量过多时，水溶胶的粘度急剧增大，抗冻性能变差。主单体苯乙烯(St)由于其强疏水性及侧链苯环的空间位阻效应，使得共聚物主链的刚性增强，乳胶粒子中将包埋大量的亲水基团，不利于共聚物水分散的进行。引发剂的用量对水溶胶综合性能的影响不大。当St／BA=4：6；MAA％=12％；HEA％=8％；中和度为70％时，水溶胶的综合性能最好，具有良好的贮存稳定性和抗电解质、抗冻性能。中和剂碱性的强弱对水溶胶粘度的变化有着重要的影响。以2-氨基-2-甲基丙醇(amp95)为中和剂，水溶胶的粘度随着amp95用量的增加而急剧增大，出现明显的碱增稠效应。以NaOH和氨水为中和剂，水溶胶的粘度先是急剧增大，当中和剂的用量增加到一定程度时，由于共聚物主链上的静电斥力，水溶胶的粘度又开始减小。 水溶胶加固化剂HMMM加热交联固化后，涂膜的综合性能大大提升。固化剂HMMM与亲水性基团的交联固化是分步进行的，并且羧基的交联固化反应温度要高于羟基。随着固化剂用量的加大，水溶胶涂膜交联固化反应的程度升高，当固化剂用量超过树脂重量的30％时，固化度达到95％以上，固化剂用量的进一步增加，固化度变化极小。NaOH会明显地妨碍水溶胶中功能性基团的交联固化反应，致使涂膜的耐水性不佳。因此，在合成水溶胶的过程中，应尽量避免使用NaOH为中和剂。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

第二章水性苯丙共聚物的合成及其水分散过程的研究

第三章无皂苯丙水溶胶的制备及其性能的研究

第四章苯丙共聚物无皂水溶胶固化性能的研究

第五章结论

参考文献

致谢

本人在攻读硕士学位期间发表的学术论文