AMPS改性环氧树脂的合成及乳化性质

摘要

本文以丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为水性单体，对环氧树脂进行改性。此共聚物不需中和，就能获得良好的水分散性。设计出了AMPS改性环氧树脂的反应路线，通过正交实验和对比实验，对反应物配比、聚合温度和引发剂用量等反应条件进行了优化，并探讨了影响反应稳定性的因素。由于AMPS的高聚合活性，须采用一些较为特殊的单体滴加方法，以保证共聚反应的稳定进行。结果发现，原料配比环氧树脂：AMP(摩尔比)为1：2，反应温度为llO℃，引发剂用量为1.5％时得到的高聚物收率可达69.1％。测试了反应过程中特性粘数[η]、体系酸值及高聚物的收率随反应时间的变化规律。利用红外光谱表征了共聚物的结构，并对所得乳液的各项稳定性进行了测试，对聚合反应的表观性质进行了描述。 从反应体系的酸值随反应时间下降推测，除了在BPO引发剂作用下AMPS与环氧树脂主链上的接枝反应之外，还有AMPS的磺酸基团与环氧树脂的环氧基的扩链反应发生。于是进行了三个平行实验，探讨反应的机理。结果发现，整个实验中接枝反应和环氧基的开环反应同时进行，二者在反应的前期和后期分别居于主导地位。从测定高聚物的DSC和TG曲线，有两个玻璃化温度，证实了对反应机理的推断。以反应体系中环氧树脂的浓度变化为对象，用微商法求出了AMPS与环氧树脂反应的总反应和接枝反应的活化能和速率常数，发现环氧树脂分子链上的链自由基产生速率是控制接枝与扩链反应进行的关键。 聚合物乳液的粒径分布和聚合时间有关。随着t'Sj间I的延长，聚合物乳液的粒径先减小后增大，且分布变宽，原因是反应后期主要发生的是开环反应，消耗了体系中磺酸基，生成了疏水性的磺酸酯基，使AMPS改性环氧树脂的水分散性下降。研究中还发现乳液的粒径与AMPS的用量有密切关系，随着AMPS量的增加，产物水分散体的 粒径逐渐变大；AMPS改性环氧树脂可以不加中和剂直接乳化，这对水分散体的粒径分布变化不大。这和以往其它单体改性的环氧树脂必须加碱中和后，才获得水溶性有根本的差别。 讨论了MAA和AMPS共同改性环氧树脂的反应特性，发现加入了MAA的体系乳液的粘度有所下降，共聚物的玻璃化温度稍有提高，耐热性上升，但粒径变大，粒径分布变宽。调节改性单体的比例可得到不同性能的共聚物。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

第二章AMPS改性环氧树脂的合成

第三章AMPS改性环氧树脂的机理和动力学探讨

第四章改性树脂的水分散性探讨

第五章AMPS和MAA共同改性环氧树脂的研究

第六章结论

参考文献

致谢

本人在攻读硕士学位期间发表的论文