交联型含氟丙烯酸酯共聚物乳液的制备与性能研究

【摘要】含氟丙烯酸酯聚合物不仅保持了丙烯酸酯聚合物优异的成膜性,还具有含氟聚合物稳定性好、耐候性好、疏水疏油、表面能低等特点,被广泛运用于建筑、石油开采、涂料、织物、皮革、包装等领域。但是未经交联改性的含氟丙烯酸酯聚合物乳胶膜光泽度、耐溶剂性和耐水性差,硬度和机械力学性能不能满足许多领域应用要求,所以,如何将含氟丙烯酸酯聚合物交联改性,使聚合物分子链由线性结构变成体形结构,进一步提高乳胶膜耐水性和机械力学性能具有重要的理论和现实意义。本论文采用三种不同交联体系对含氟丙烯酸酯进行改性,研究了含氟单体、不同交联体系对乳液及乳胶膜性能的影响。主要研究内容如下：1.简要综述了含氟丙烯酸酯共聚物的结构与性能、研究进展、应用和含氟丙烯酸酯的交联改性技术及其发展趋势。2.以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)为含氟单体,N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)为交联单体,以辛基苯基聚氧乙烯醚(OP-10)和十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,采用半连续种子乳液聚合方法合成了自交联含氟丙烯酸酯乳液。研究了含氟单体DFHMA和交联单体NMA用量对乳液及乳胶膜性能的影响,采用FTIR、TEM、DSC、TG对乳液及乳胶膜的结构、形态和热性能进行了表征。结果表明：当DFHMA用量为6%、NMA用量为3%时,得到的乳液稳定性好,乳胶粒粒径小,分布窄,平均粒径为48nm。适量NMA的加入提高了乳胶膜的耐溶剂性和耐热性能。3.以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为外交联单体,甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)为含氟单体,采用种子乳液聚合法制备了外交联型含氟丙烯酸酯共聚物乳液,研究了外交联单体GMA加入顺序和用量对乳液及乳胶膜性能的影响。结果表明：随着GMA用量的增加,交联密度增大,乳胶膜的耐水性、耐溶剂性、耐热性和力学性能得到明显增强。当GMA在核层中用量为4%时,转化率最大达96.58%,乳液具有较高的Zeta电位稳定性,乳胶粒子呈球形,粒径分布较窄,平均粒径约为30-40nm。4.以双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和己二酸二酰肼(ADH)作为交联单体,采用种子乳液聚合法制备了室温自交联核壳型含氟丙烯酸酯共聚物乳液。探讨了ADH和DAAM配比和DAAM用量对乳液及乳胶膜性能的影响。利用FTIR,TEM.DSC等方法对乳液粒子的结构和形貌进行了表征。红外光谱表明,DAAM上的酮羰基和ADH上的酰肼基在室温下发生了交联反应,制备了自交联含氟丙烯酸酯共聚物；TEM和DSC表明乳胶粒子具有核壳结构,共聚物的热稳定性和壳层的玻璃化转变温度随着DAAM用量的增加而增大。通过对吸水率、邵氏硬度测试,表明交联单体DAAM和ADH的加入不仅明显提高了乳胶膜的硬度,还可改善乳胶膜的耐水性能。
【作者】夏阳；
【导师】聂王焰；
【作者基本信息】安徽大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】自交联；含氟丙烯酸酯；核壳结构；种子乳液聚合；

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