含氟聚丙烯酸酯納米復(fù)合乳液及其復(fù)合材料的制備與性能表征.pdf

1、丙烯酸酯類涂料和相關(guān)高分子復(fù)合材料在高分子應(yīng)用領(lǐng)域中占有重要地位，但由于其本身存在的一些缺點，因此對其進行改性一直是高分子領(lǐng)域研究的熱點之一。其中提高聚丙烯酸酯耐熱性能、耐老化性能和力學(xué)性能是對聚丙烯酸酯改性的幾個重要方面。含氟聚合物具有優(yōu)異的抗老化和自清潔性，納米材料可以改善高分子材料的物理力學(xué)性能。另外也希望實現(xiàn)通過一次涂布可以形成多層的功能，因而開始了自分層涂料的研究。本論文根據(jù)上述需求，采用了原位生成、乳液共聚和物理共混法引入納

2、米粒子的核殼乳液聚合法，制備了具有良好的疏水性、熱穩(wěn)定性的含氟丙烯酸酯納米復(fù)合乳液，篩選了含氟納米復(fù)合乳液聚合條件，并對乳液、乳膠膜的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和性能進行了表征，研究內(nèi)容主要包括：
　　1.聚硅氧烷-含氟丙烯酸酯核/殼復(fù)合乳液聚合：以自制低分子量聚丙烯酸酯鈉和吐溫-80為乳化劑，過硫酸鉀為引發(fā)劑，通過半連續(xù)加料和核/殼聚合的復(fù)合乳液聚合方法，將甲基丙烯酸三氟乙酯含氟單體引入聚合物殼層鏈中合成了復(fù)合高分子乳液，以提高材料的耐光、耐環(huán)

3、境老化和自清潔能力，在此基礎(chǔ)上通過加入硅氧烷的方法改性聚丙烯酸酯乳液，乳膠粒徑約為400~700nm。引入硅氧烷不僅可有效改善涂料的耐水和老化性，且三烷氧基硅烷水解后可形成無機交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，會進一步提高材料的物理力學(xué)性能。
　　2.籠型倍半硅氧烷（POSS）-含氟丙烯酸酯乳液聚合：用甲基丙烯酰氧丙基籠型倍半硅氧烷（MAP-POSS）和乙烯基籠型倍半硅氧烷（V-POSS）為改性單體，通過核殼聚合方式制備了POSS改性的含氟丙烯酸酯核/殼

4、共聚乳液。用TGA、TEM、FTIR、DMA、XRD和激光散射粒度分析等手段對乳液及其涂膜進行了表征。FTIR和XRD顯示聚合物中存在POSS，TEM顯示共聚物乳膠粒子大小均勻，均粒徑為32.9?36nm，分布指數(shù)為0.399左右。隨著POSS用量的增加，聚合物的熱穩(wěn)定性提高，加入9wt％MAP-POSS材料起始熱分解溫度提高了26℃左右，玻璃轉(zhuǎn)化溫度提高10℃左右。加入9wt%V-POSS聚合物的初始分解溫度低提高了19℃左右，玻璃轉(zhuǎn)

5、化溫度提高了5℃左右。
　　3.碳納米管（CNTs）、氧化石墨烯（GO）-丙烯酸酯乳液聚合：先配制一定芯中烯類的單體與 CNTs（或 GO）的混合液，經(jīng)超聲分散后于攪拌下再進行核/殼聚合反應(yīng)，經(jīng)破乳得含CNTs（或GO）納米復(fù)合聚合物。試驗證明聚合乳液有較好的儲存穩(wěn)定性。DMA測試顯示加入0.2wt%CNTs，聚合物的Tp升高了約10℃，但進一步增加CNTs的含量，Tg又有所降低的，但仍高于純組分。熱分解動力學(xué)分析證明，加入CNT

6、s聚合物的熱分解活化能Ea增大，加入0.1wt%起始熱分解溫度提高了14.2℃。加入0.6wt%CNTs復(fù)合材料的拉伸強度增加了20.3MPa，抗沖強度提高了約2.6倍，但對聚合物的電學(xué)性能無明顯影響。
　　由DMA譜圖可知，加入GO后，聚合物的Tg表現(xiàn)降低的趨勢，因而可提高材料抗沖強度。TGA分析可知，加入GO后，聚合物的初始分解溫度降低，之后隨著GO含量進一步增加又緩慢提高。加入GO使材料介電損耗有不同程度增大。
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7、.納米 SiO2/Al2O3-含氟丙烯酸酯乳液聚合：用正硅酸乙酯和異丙醇鋁經(jīng)原位生成法引入納米SiO2/Al2O3粒子制得含氟聚丙烯酸酯納米雜化復(fù)合乳液。分析證明聚合乳膠粒子的粒徑隨納米材料含量增加而減小，平均直徑約10~30nm；納米粒子含量為1%~11wt.%時，復(fù)合材料的Tg隨納米粒子含量增加而降低，說明加入納米粒子可以提高聚丙烯酸酯材料的韌性；熱重分析證明復(fù)合材料的熱分解溫度在250~300℃，引入SiO2/Al2O3納米粒子，

8、初始分解溫度降低，說明納米 SiO2/Al2O3在加熱條件下對聚丙烯酸酯這種極性聚合物具有催化降解作用。
　　5.自分層涂料的制備：自分層涂料是涂料在施工后隨著時間推移或環(huán)境變化而逐漸分層，以達到一次涂布形成多層的目的。本研究包括了兩個方面，一是通過計算聚合物溶解度參數(shù)的差異，用含氟聚丙烯酸酯（FPMA）與不含氟聚丙烯酸酯（PMA）的乳液混和調(diào)節(jié)溶劑揮發(fā)速度制備了自分層含氟丙烯酸酯涂料。光學(xué)顯微鏡和FTIR面分析證明在具有適當(dāng)含氟