超支化聚酯的合成及其在聚合物乳液中的应用

摘要

选用直接熔融法，以三羟甲基丙烷为核单体、2，2-二羟甲基丙酸为AB2型单体合成超支化聚酯(HBPE)。研究了催化剂的用量、反应温度等对超支化聚酯合成过程的影响，实验得出的最佳条件是:催化剂对甲苯磺酸用量为单体总质量的0.8％、反应温度为140℃，在此基础上，合成了二代～五代超支化聚酯，并对HBPE的特性粘度、羟值进行了测定，二代～五代HBPE的特性粘度为3.28ml/g～5.95ml/g，根据特性粘度计算得出的超支化聚酯的粘均分子量为1591g/mol～3519g/mol。二代～五代HBPE的羟值为542.3mg/g～452.1mg/g。说明，超支化聚酯具有粘度低、羟基含量高的特性。
　　通过超支化聚酯与顺丁烯二酸酐之间的反应，使HBPE的端羟基接枝上丙烯酸基，合成了端丙烯酸基超支化聚酯(AHBP)。通过红外对产物进行了表征，图谱显示AHBP中羟基减少，出现了丙烯酸基。对AHBP的酸值进行滴定，并通过酸值来表征反应程度，随着代数的增加，酸值依次增大，二代～五代AHBP的酸值范围为183.0mg/g～412.5mg/g，转化率由70.4％上升到87.4％。使用碘量法对二代～五代AHBP的双键含量进行了测定，随着AHBP代数的增加，AHBP的双键含量逐渐增加，二代～五代AHBP的双键含量范围为0.318mol/100g～0.72mol/100g。AHBP具有较好的水溶性，且端基含有双键，可以用来对苯丙乳液进行改性。
　　以二代AHBP改性苯丙乳液为例，研究了聚合温度、乳化剂配比和引发剂用量对聚合反应的影响，实验得出的最佳条件是:聚合温度为65℃，乳化剂SDS/OP-10为3，引发剂的用量为单体总质量的0.4％，并确定AHBP用量为单体总质量的1％～5％较为合适。
　　研究了AHBP对苯丙乳液性能的影响，包括对乳液的转化率、凝胶率、凝聚率、固含量、钙离子稳定性、粘度、乳胶膜的附着力、吸水率和硬度等性能的影响。实验结果显示，比较乳液的转化率、凝胶率与凝聚率，AHBP代数的增加和AHBP用量的增多会使单体的转化率和乳液的固含量降低。AHBP改性乳液的钙离子稳定性明显提高，且高代系AHBP改性乳液的钙离子稳定性更好。AHBP改性乳液的粘度随着AHBP用量的增加而逐渐降低。改性后的乳胶膜吸水率可以降低10％左右，乳胶膜的硬度提升了一个等级。对改性乳液的交联度进行了测定，改性后的乳液具有一定的交联度，说明AHBP具有交联剂的性质，可以使乳液产生交联。
　　在改性乳液中引入用外交联剂乙酸锌，对改性乳液进行交联度及性能测试，交联度最多提升了37.8％。添加交联剂后的乳液的钙离子稳定性、粘度、以及乳胶膜的附着力这三种性能降低，而乳胶膜的抗冲击性、耐水性以及膜硬度得到提升。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 超支化聚合物

1．1．1 超支化聚合物的合成方法

1．1．2 超支化聚合物的应用

1．2 超支化聚酯

1．2．1 超支化聚酯的分类

1．2．2 超支化聚酯的结构和性能

1．3 超支化聚酯的改性

1．3．1 封端改性

1．3．2 端位接枝

1．3．3 表面增长

1．3．4 超接枝

1．3．5 共混改性

1．4 乳液聚合

1．4．1 乳液聚合简介

1．4．2 乳液聚合特点

1．4．3 乳液聚合的主要组分及其作用

1．4．4 乳液聚合机理

1．5 苯乙烯-丙烯酸酯聚合物乳液

1．5．1 苯丙乳液的构成

1．5．2 苯丙乳液的用途及优缺点

1．5．3 苯丙乳液的改性

1．6 本论文的研究目的和研究内容

1．6．1 研究目的

1．6．2 研究内容

第2章 超支化聚酯的合成及表征

2．1 实验部分

2．1．1 主要原料和仪器

2．1．2 超支化聚酯的合成

2．1．3 性能检测

2．2 结果与讨论

2．2．1 红外光谱分析

2．2．2 催化剂用量的影响

2．2．3 反应温度的影响

2．2．4 不同代系的超支化聚酯的合成

2．2．5 超支化聚酯的溶解性

2．2．6 HBPE的特性粘度

2．2．7 HBPE的羟值

2．3 本章小结

第3章 端丙烯酸基超支化聚酯的合成及表征

3．1 实验部分

3．1．1 主要原料和仪器

3．1．2 端丙烯酸基超支化聚酯的合成

3．1．3 性能测试

3．2 结果与讨论

3．2．1 红外光谱分析

3．2．2 端丙烯酸基超支化聚酯的溶解性

3．2．3 酸值

3．2．4 双键的含量

3．2．4 反应温度的影响

3．3 本章小结

第4章 端丙烯酸基超支化聚酯改性苯丙乳液及其性能研究

4．1 实验部分

4．1．1 主要原料和仪器

4．1．2 苯丙乳液的合成

4．1．3 性能测试

4．2 结果与讨论

4．2．1 聚合工艺的优化

4．2．2 二代AHBP对苯丙乳液的影响

4．2．3 不同代系AHBP对苯丙乳液各项性能的影响

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢