環(huán)保水乳型功能膠乳的制備表征及其應(yīng)用研究.pdf

1、調(diào)節(jié)丙烯酸酯類單體的種類及組分可以彈性設(shè)計聚丙烯酸酯膠乳(PA)的分子結(jié)構(gòu)，乳膠膜從軟到硬。乳膠膜具有優(yōu)異的耐候性、耐水性、耐化學(xué)品性。在內(nèi)外墻涂料、水性膠粘劑、紡織助劑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。為了進一步開拓聚丙烯酸酯膠乳的新用途，用其它性質(zhì)的材料或者其它高分子材料對其化學(xué)改性，制備聚丙烯酸酯基復(fù)合膠乳是近年來研究較為熱門的課題之一。本文分別研究三種體系的復(fù)合膠乳：第一種是無機納米二氧化硅/聚丙烯酸酯雜化復(fù)合乳液，第二種是聚氨酯/聚丙烯酸

2、酯復(fù)合膠乳(PUA)，第三種是聚丙烯酸酯接枝環(huán)氧樹脂復(fù)合膠乳(EPA)。
　　 (1)納米SiO2具有優(yōu)異的光、熱、電、磁和機械性能等，制備含納米SiO2的PA膠乳，可望提高乳膠膜的耐熱性、綜合機械力學(xué)性能、防紫外線以及耐化學(xué)品性。但納米SiO2由于具有高表面能，在水介質(zhì)中易聚集，制備穩(wěn)定的SiO2/聚合物復(fù)合乳液是較為困難的。因此，本文首先用油酸表面修飾納米SiO2(M-SiO2)以引入可聚合的雙鍵，同時提高納米SiO2在水相

3、體系中的懸浮穩(wěn)定性。然后在M-SiO2表面進行乳液聚合，制備苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物/二氧化硅(PSBM-g-SiO2)以及苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物/二氧化硅(PSM-g-SiO2)雜化復(fù)合乳液。重點研究了復(fù)合乳膠粒子的形貌、粒徑大小及其分布和納米二氧化硅含量對乳膠膜的熱性能、流變性能、界面形貌的影響，揭示了復(fù)合乳膠粒子的形成機理。結(jié)果表明，納米SiO2與PSBM之間以化學(xué)鍵相連，粒子為規(guī)則的球形形貌，粒徑在50-8

4、0nm，SiO2的復(fù)合提高了PSBM的熱分解溫度。穩(wěn)態(tài)粘度與動態(tài)模量取決于納米SiO2在PSBM聚合物基中的含量和分散均勻性。將PSM-g-SiO2雜化納米粒子填充到PBSA膠乳中，以制備填充性復(fù)合膠乳，考察了雜化納米粒子的填充量對填充型復(fù)合PBSA的耐水性、粘度及對網(wǎng)格布的粘結(jié)強度的影響。結(jié)果表明填充有1 wt.％雜化納米粒子的PSBA乳液的玻璃纖維的單根絲的節(jié)點強度最大，同時復(fù)合膠膜的耐水性能顯著提高。
　　 (2)通過丙烯

5、酸酯類的單體與聚氨酯(PU)乳液聚合的方法成功地制備了聚氨酯/聚丙烯酸酯(PUA)復(fù)合膠乳，采用衰減全反射傅立葉紅外光譜法(ATR-FTIR)、透射電鏡(TEM)、動態(tài)光散射(DLS)、熱重(TGA)等技術(shù)對納米復(fù)合膠乳的結(jié)構(gòu)、尺寸和性能進行表征。結(jié)果表明，復(fù)合膠乳的表面為PU中的親水基團，內(nèi)部為PU中的疏水區(qū)域與PA形成的IPN結(jié)構(gòu)，并揭示了復(fù)合膠乳的形成機理。與水性PU相比，復(fù)合乳膠膜的耐水性及耐熱性顯著提高。應(yīng)用于聚氯乙烯(PVC

6、)片材的聚偏二氯乙烯(PVDC)阻隔涂層的底涂劑，對比水性聚氨酯PVDC底涂劑，分析PVC片材表面PVDC涂層表面外觀、剝離強度、性價比等參數(shù)，指出PUA復(fù)合膠乳是一種性能優(yōu)異、價格低廉的新型水性PVDC底涂劑。
　　 (3)采用兩種功能單體甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AM)及乳液聚合方法成功制備了高環(huán)氧樹脂含量的環(huán)氧樹脂接枝聚丙烯酸酯膠乳(EPA)，采用DSC、萃取法及鉛筆硬度法對接枝共聚的乳膠膜進行結(jié)構(gòu)與性能的表征。通過

7、研究功能單體種類與用量對乳液聚合穩(wěn)定性及膠乳貯存穩(wěn)定性的影響，揭示接枝聚合機理。系統(tǒng)研究了EPA乳膠膜中環(huán)氧樹脂的含量對交聯(lián)度、玻璃化溫度(Tg)、硬度以及交聯(lián)固化后的乳膠膜的耐水性能的影響。結(jié)果表明，MAA和AM兩種功能單體共同使用，使羧基(-COOH)、酰胺基(-CONH2)與環(huán)氧基團發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成自交聯(lián)結(jié)構(gòu)，是制備高環(huán)氧樹脂含量的EPA的關(guān)鍵因素，EPA接枝共聚膠乳中環(huán)氧樹脂含量從10 wt.％～60wt.％可調(diào)。共聚乳膠膜的自