含氟丙烯酸酯共聚物的细乳液聚合研究

摘要

含氟聚合物材料具有极低的表面能、良好的疏水、疏油和自清洁性、优异的耐热性能和化学稳定性等，在功能涂层、织物整理、生物医用、航空航天以及微电子等领域已得到广泛的应用。含氟丙烯酸酯共聚物的合成最初都采用溶液法，由于必须使用含氟有机溶剂，给应用带来了很多不便，存在安全隐患，生产成本较高，因此，研究的重点逐渐转向了乳液聚合。在乳液聚合中，细乳液聚合是一种新型的乳液聚合法，它是通过在一定的乳化体系中采用细乳化方式得到粒径50～500nm的单体细乳液，直接在单体液滴内引发成核，细乳液聚合不依靠单体在连续相中的扩散，是由单体液滴直接成核，无需单体的迁移，对于水溶性极低的含氟单体的乳液聚合显示了极大的优势，可避免氟单体在水相中难溶和难迁移的问题。
　　 本文首先对含氟共聚物，尤其是含氟丙烯酸酯的合成及应用进行了介绍，并对细乳液聚合的方法及发展趋势进行了综述，在此基础上，研究了以甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)为共聚单体，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，采用不同助稳定剂，在细乳液聚合的条件下合成St/BA/TFEMA三元共聚物的方法，并对其性质和应用进行了初步研究。主要内容如下：
　　 ⑴以传统助稳定剂HDL为单一助稳定剂，着重对聚合单体、引发剂、乳化剂的选择及用量，反应温度、时间和超声时间等方面做了仔细研究，获得了细乳液聚合最佳的配方和实验条件。通过对共聚物的1H-NMR和DSC分析，证明含氟单体参加了有效共聚，聚合物中各种单体的比例与反应前的投料比大体相同，实现反应的预期可控。
　　 ⑵在选择的最佳配方和实验条件下，采用以预聚物和HDL共同作为助稳定剂的情况下的细乳液聚合进行了研究。筛选出了预聚物和HDL的最佳用量及配比；通过FTIR、GPC、PSDA和接触角测定仪对单一助稳定剂和复合助稳定体系下生成的含氟丙烯酸酯聚合物的结构、分子量及其分布、乳液粒径及其分布、乳胶膜对水的接触角进行分析比较，实验结果表明添加少量预聚物可以在保证体系稳定性的同时，提高了乳胶膜的疏水性能。证明采用复合助稳定体系下生成的聚合物的分子量分布更窄、乳液聚合稳定性更好，更能满足需要。
　　 ⑶对制备的三元含氟丙烯酸酯共聚物乳液和乳胶膜的性能进行了表征与分析，实验结果表明，本方法制备的含氟三元共聚物乳液的稳定性以及乳胶膜的耐水性、耐热性均得到了较大的提高，可以很好地应用在涂料、材料保护、石油开采、皮革、纸张、织物整理、光学材料及防粘涂层等方面。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1概述

1.2有机氟高分子国内外发展情况

1.3含氟聚合物

1.4含氟丙烯酸酯聚合物

1.5细乳液聚合方法

1.6本论文的实验思路及目的意义

第二章实验部分

2.1实验原料及规格

2.2实验仪器

2.3实验装置

2.4实验步骤

2.5分析测试

第三章单一助稳定剂下细乳液聚合条件的优化及表征

3.1细乳液聚合条件的优化

3.2分析测试

3.3本章小结

第四章预聚物作为助稳定剂的细乳液聚合

4.1助稳定剂用量的选择

4.2分析测试

4.3本章小结

第五章含氟丙烯酸酯共聚物的性能测定

5.1乳液成膜性能的测定

5.2乳液的稳定性测定

5.3本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

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