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含氟丙烯酸酯聚合物由于具有独特的长链氟烷基结构,因而具有极低的表面自由能,能赋予基材良好的憎水憎油性。含氟丙烯酸酯的乳液聚合以水为介质,对环境无污染,是目前研究的热点之一,其聚合物乳液被广泛应用于涂料、织物及皮革整理剂等领域。
本文以烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚单磷酸(ANPEO10-P1)为乳化剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(AA)作为核层单体,甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)、MMA和BA作为壳层单体,采用预乳化-半连续法的乳液聚合方式合成了具有核壳结构的含氟丙烯酸酯共聚物乳液。论文的主要研究内容及成果如下：
(1)研究了单体种类、软硬单体的比例、乳化剂的种类和用量、引发剂用量、聚合温度、进料方式、滴加时间等因素对聚合反应的影响,考察了含氟单体种类和用量对乳胶膜性能的影响,并用全反射红外光谱(ATR)、透射电镜(TEM)和热重分析(TG)等手段进行了表征。发现当选择ANPEO10-P1为反应性乳化剂且用量为5wt％,引发剂KPS用量为0.5wt％,种子乳液的聚合温度为75℃,壳层预乳液的滴加时间为2.5～3h时,单体转化率高,凝胶率低,聚合稳定性好。当含氟单体选用DFHMA时,乳胶膜的耐热性最好,对水的静态接触角最大,当其用量为6wt％时,可达98.5°。
(2)以DFHMA为含氟丙烯酸酯单体,甲基丙烯酸酯衍生物(HA)为交联单体,ANPEO10-P1为乳化剂,KPS为引发剂,采用预乳化-半连续法聚合方式,可制得粒子大小均一、粒径分布窄,可室温自交联的核壳型含氟丙烯酸酯共聚物乳液。研究了HA用量对乳胶粒子粒径及其分布和乳胶膜硬度、吸水率等性能的影响,采用TEM等手段对乳液及乳胶膜进行了表征。结果表明:HA的用量对乳胶粒子的粒径和乳胶膜的性能有重要影响,随着HA用量的增加,乳胶粒粒径变小,吸水率减小,HA用量为4wt％,乳胶膜的吸水率为8.3％,乳胶粒子的粒径为74nm。
(3)在含氟丙烯酸酯共聚物乳液合成时通过引入功能性单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM),并采用己二酸二酰肼(ADH)交联剂,制备了可室温交联的核壳型含氟丙烯酸酯共聚物乳液。研究了DAAM用量对乳胶粒子粒径及其分布和乳胶膜的交联度、吸水率等性能的影响,采用ATR等手段对乳液及乳胶膜进行了表征。结果表明:DAAM的用量对乳胶粒子的粒径和乳胶膜的性能有重要影响,随着DDAM用量的增加,乳胶粒粒径变小,聚合物交联度增加,吸水率减小。DAAM用量为4.5wt％,乳胶膜的交联度达到97.6％,吸水率为6.7％。