成膜温度对共混乳胶膜梯度结构的影响

将平均粒径相近的含氟丙烯酸酯乳液（FAE）与丙烯酸酯乳液（AE）按质量比1:1共混,再将共混乳液分别于15℃、30℃、45℃、60℃下在聚四氟乙烯板（PTFE）上成膜。通过红外光谱（FI-IR）、粒度分布（PSA）、接触角（CA）、表面自由能、原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）结合电子能谱（SEM-EDX）、X光电子能谱（XPS）、力学性能研究了成膜温度对共混乳胶膜自组织梯度结构和表面性能的影响。结果表明,FAE乳液与AE乳液共混后,共混乳液粒径降低,分布变宽。共混乳液成膜温度高于45℃时,膜断面出现相分层,F-P（膜-聚四氟乙烯基材）面的含氟组分浓度开始高于F-A（膜-空气）面,含氟组分在F-P面富集,具备纯含氟丙烯酸酯聚合物表面性能,F-A面氟组分含量少,其主要是丙烯酸酯聚合物组分。氟元素浓度从F-P面到F-A面减少,膜梯度结构及两面异性更显著。随温度的升高,乳胶膜的拉伸强度有显著的增大。     

含氟丙烯酸酯-聚氨酯共混膜的自组织梯度化结构

通过细乳液聚合法,以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(PTMG)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三羟甲基丙烷(TMP)及全氟烷基乙基丙烯酸酯(FA)为原料,制备不同FA用量的氟化聚氨酯(PUFPA)乳液。采用FTIR、AFM、SEM-EDS、XPS考察了FA用量对PUFPA乳胶膜自组织梯度结构的影响。结果表明:当FA质量分数为40%(PUFPA40%)时,乳胶膜膜-空气(F-A)面与膜-基材(F-P)面表面自由能差异显著,断面出现相分层,含氟组分(FPA)在F-A面开始富集,乳胶膜呈明显梯度化结构;乳胶膜经热处理(110℃,2 h)后,膜F-A面水接触角达到132.5°,疏水程度增大,膜正反面的表面自由能差异进一步增大,断面分层更明显,且从膜F-A面到膜F-P面沿厚度方向氟元素浓度逐渐降低,梯度化结构更加明显。     

含氟丙烯酸酯-聚氨酯共混膜自组织梯度化

通过细乳液聚合法，以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二醇(PTMG)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三羟甲基丙烷(TMP)及全氟烷基丙烯酸酯(FA)为原料，制备不同FA用量的氟化聚氨酯(PUFPA)乳液。采用红外光谱(FT-IR)、表面自由能分析(SFE)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜结合电子能谱(SEM-EDS)、X光电子能谱(XPS)研究了FA用量对PUFPA乳胶膜自组织梯度结构的影响。结果表明，当FA用量为40 %时，乳胶膜F-A(膜-空气)面与F-P(膜-基材)面表面自由能差异显著、断面出现相分层，含氟组分(FPA)在F-A面开始富集，乳胶膜呈明显梯度化结构；乳胶膜经热处理(10 ℃/2 h)后，膜F-A面接触角(H2O)达到132.5?，疏水程度增大，膜正反面的表面自由能差异进一步增大，断面分层更明显，且从膜F-A面到膜F-P面沿厚度方向氟元素浓度逐渐降低，梯度化结构更加明显。     

不同粒径含氟丙烯酸酯共聚乳液的合成及膜表面疏水性能研究

采用半连续种子乳液聚合的方式,以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸六氟丁酯为原料制备了粒径分别为30nm、75nm、210nm左右的含氟丙烯酸酯共聚物乳液。通过乳胶粒核壳结构设计与大小粒径乳液机械共混改性2种方法研究了如何在较少含氟单体用量的情况下达到较好的表面疏水性能。利用X射线光电子能谱、动态光散射仪、接触角测定仪等分析手段,研究了共聚物膜的表面性能和共聚物乳液粒径的大小及分布,测试结果表明,核壳结构乳液成膜后壳层含氟量较高,膜表面接触角大于90,°疏水性能强;而大小粒径乳液共混物成膜后表面含氟量较低,却仍能得到90°以上的接触角,表明乳胶膜表面具有粗糙结构,具有一定的仿荷叶效应。     

含氟丙烯酸酯共混乳液及性能研究

选用甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯及丙烯酸等软硬单体分别进行种子乳液聚合,制备了粒径和玻璃化温度(Tg)不同的两种含氟丙烯酸酯共聚乳液,再以1∶1的质量比共混,并对其共混乳液的性能进行研究。结果表明:通过乳液共混可以形成微米级的凹凸区域,大大增加了乳胶膜表面的粗糙度,导致接触角增大,当A乳液与B乳液的质量比为1∶0.5时效果最好,接触角为117.8°。     

聚氨酯-含氟丙烯酸酯复合乳液的制备及其表面性能

为了得到低表面自由能的聚氨酯-丙烯酸酯乳胶膜,以2,2,3,4,4,4-六氟丁醇甲基丙烯酸酯(FA)、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)为单体,在交联聚氨酯溶液(PU)中通过溶液聚合相转化法制得阳离子含氟聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(FPUA).通过FT-IR、TEM、粒径分析及接触角测试对聚合物结构、乳胶粒径及形态、乳胶膜表面性能进行了研究.研究表明,含氟丙烯酸酯的引入使聚氨酯-丙烯酸酯乳胶膜的表面自由能降低50%以上,常温固化的FPUA乳胶膜的表面自由能小于0.0172 J•m^-2;该复合乳液的粒子形态呈球形,粒径约为220 nm.     

PVA作用下含氟丙烯酸酯共聚乳液的制备与表征

以聚乙烯醇(PVA)为乳化剂,采用Fe2+-H2O2引发体系,以全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯(FM)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酸羟乙酯(HEA)为主要单体进行乳液聚合,制得了阳离子含氟丙烯酸酯多元共聚物乳液。通过FTIR、1HNMR、透射电镜(TEM)、示差扫描量热(DSC)及接触角测试对共聚物结构、乳胶粒径及形态、乳胶膜表面性能进行了研究。结果表明,该乳液的粒子形态呈球形,单分散性良好,平均粒径为90～100nm;随着共聚物中含氟单体质量分数的增加,乳胶膜的表面自由能显著降低;退火处理有助于含氟基团迁移到乳胶膜表面,乳胶膜表面自由能进一步降低。     

含氟丙烯酸酯核壳乳液的制备与性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主单体,分别加入丙烯酸六氟丁酯(HFBMA)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHM)作为聚丙烯酸酯改性剂,制备了2种含氟丙烯酸酯核壳乳液。采用1H-NMR、TEM、DSC、EDS-SEM、Zeta电位及纳米激光粒度仪等表征了乳胶粒子的组成、结构、粒径及其分布以及乳胶膜表面氟元素的含量。研究了2种含氟单体的用量对乳液稳定性、乳胶膜吸水率、单体转化率、乳胶膜表面疏水疏油性等的影响;研究结果表明:DFHM的改性效果明显好于HFBMA。当DFHM的加入量为4%时,乳胶膜对水的接触角达到93.5°,吸水率降为11.54%,对正己烷的接触角达到82.0°;乳胶粒子的平均粒径70.02 nm,粒径分布窄(PDI=0.082),且具有核壳结构;SEM-EDS测试结果显示,制备的含氟聚合物在成膜过程中,氟元素更易向表面迁移,从理论的5.70%上升到13.47%,从而使乳胶膜具有更好的疏水和疏油性能。     

含氟丙烯酸酯共聚物无皂乳液的粒子形态与性能研究

研究了通过半连续滴加法制备的无皂含氟丙烯酸酯聚合物乳液乳胶粒形态、聚合条件对乳胶粒粒径的影响,测定了乳液性能和乳胶膜的表面性能。制备的含氟乳液的乳胶粒呈圆形,粒径分布窄。乳液稳定性好,含氟乳胶膜对水的接触角为110.2°,吸水率低,表现出优异的表面性能。     

成膜温度对自交联含氟乳液成膜的影响

用种子乳液聚合法制备了含氟乳液,借助AFM、XPS对所制备的自交联含氟乳液成膜进行表征、分析,利用Goh模型求算出聚合物链段相互扩散系数,考察成膜温度对自交联含氟乳液成膜的影响.结果表明,成膜温度升高,有利于提高乳胶膜的交联密度和聚合物链段的扩散速度;而涂膜表面氟原子的含量在成膜温度小于50℃时随温度的升高而增大,在50℃以上时随温度的升高而减小,成膜温度并非越高越好.自交联含氟乳液成膜过程中,三维网状结构的形成、氟化组分迁移和聚合物链段相互扩散会出现相互影响和彼此的竞争.     

氟硅复合改性水性聚氨酯的制备及性能研究

以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为单体,全氟烷基乙基丙烯酸酯和乙烯基三乙氧基硅烷为改性剂,2,2-双羟甲基丙酸(DMPA)为乳化剂,将单体与不同质量分数、质量比为1∶1的2种改性剂共聚,并利用三羟甲基丙烷(TMP)作为外交联剂,制备了一系列聚合物乳液。对乳液的粒径、储存稳定性和黏度等进行了测定,对胶膜的耐水性、耐热性、硬度和耐化学品性、断裂面和表面的微观形貌进行了表征。结果表明,DMPA质量分数高于3.3%时,乳液外观、储存稳定性良好; TMP的加入可明显提高胶膜硬度;含氟与含硅基团的引入明显提高了胶膜的耐水性和耐热性,当2种改性剂质量分数为9%、质量比为1∶1时,热分解温度较改性前提高了20℃,吸水率为7.7%。     

纳米硅溶胶改性聚硅氧烷微乳液的研究

采用乙烯基三乙氧基硅烷对纳米硅溶胶进行表面改性,使其表面接枝上可反应的乙烯基官能团,以过硫酸钾作为引发剂,与乙烯基有机硅单体、丙烯酸酯类单体进行原位聚合反应制备纳米硅溶胶改性聚硅氧烷微乳液。系统研究了聚合温度、乳化剂对聚合反应过程中乳液稳定性、乳胶膜吸水率以及乳胶粒子粒径的影响,结果表明:聚合过程中反应温度分别控制在80℃、90℃,转化率最高;烷基聚氧乙烯醚(AEO)与十二烷基苯磺酸钠(LAS)质量比为1.5∶1~2∶1,乳化剂用量为1.5%~2.0%时,制备的乳液稳定性最好,乳胶膜的吸水率低于3%,与其他共混乳液、聚硅氧烷乳液相比,吸水率显著降低;透射电子显微镜(TEM)观察结果显示:乳液中存在以纳米SiO2为核、聚硅氧烷聚合物为壳的结构形态,与共混乳液相比,改性乳液中游离的纳米SiO2粒子数大大减少。     

核壳型含氟丙烯酸酯乳液的合成及表征

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)等为主要原料,采用多步乳液聚合法,合成了具有核壳结构的含氟丙烯酸酯乳液。实验结果表明,主要单体质量比m(MMA)∶m(BA)=45∶55,核壳单体质量比为6∶4,含氟单体质量分数为7%,乳化剂质量分数为3%~4%时,制备得到的含氟丙烯酸乳胶粒子具有软核/硬壳结构,粒径为120 nm,乳胶膜吸水率为7%。通过傅里叶红外光谱法(FTIR)对乳液结构进行表征,结果表明,含氟单体参与了有效聚合;差示量热扫描(DSC)和热重分析法(TG)分析结果表明,聚合物存在两个玻璃化温度(-10.2℃和58.4℃),且热分解温度比不含氟的聚合物提高了59℃;接触角测试结果表明,当w(HFMA)≥7%时,乳胶膜正面与水的接触角为98.2,°说明所合成的核壳结构含氟丙烯酸酯乳液中有机氟富集于壳层,涂膜的耐热、疏水性良好。     

自交联含氟乳液与水性环氧树脂共混乳液自分层的研究

为制备出高性能、低成本的含氟树脂,在优选出环氧固化剂的基础上,将含氟乳液与环氧乳液共混,研究了共混乳液间表面张力差、共混工艺、GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯)用量对共混树脂自分层的影响。控制好这些影响因素,利用光电子能谱(XPS)、差示量热扫描(DSC)对共混乳胶膜进行了表征、分析。结果表明,成膜时树脂会产生自分层,表层富集含氟树脂,底层则以环氧树脂为主,中间依靠两种树脂中的反应基团形成过渡层,这样得到的涂膜具有优异的表面性能和良好的附着性能,经一次涂装就能达到底表合一的效果,乳胶膜的附着力达到了1级。该研究成果已顺利通过中试。     

二氧化硅改性丙烯酸酯乳液研究进展

为了提升丙烯酸酯乳液及乳胶膜性能,人们常在乳液聚合过程中加入二氧化硅粒子以改性丙烯酸酯乳液。本文综述了二氧化硅与乳胶粒子结合的机理,总结了在不同聚合方法下,二氧化硅对乳液单体转化率、凝胶率、聚合反应速率、乳胶粒径及对乳胶膜热稳定性、机械性能等的影响,并对未来二氧化硅复合乳液的发展方向进行了展望。与纯丙烯酸酯乳液相比,复合乳液成膜后的热稳定性、机械性能都有所提高。此外,二氧化硅的引入还可以降低乳胶膜的吸水率,提高乳胶膜的玻璃化转变温度。     

含氟丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成及性能研究

采用聚四氢呋喃二醇(PTMG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为接枝剂,全氟辛基乙基丙烯酸酯(FA)为改性剂,合成了一系列含氟丙烯酸酯改性的水性聚氨酯乳液(WPUFA),并干燥成膜。考察了FA用量对WPU/WPUFA乳液及涂膜性能的影响,并采用红外光谱(FT-IR)、接触角、力学性能和热重分析(TGA)等手段对其进行表征。结果表明,FA成功接入到水性聚氨酯分子链中;随着FA含量增加,乳液粒径增大,胶膜接触角变大,吸水率变小,拉伸强度变大,断裂伸长率变小;FA的引入使胶膜耐热性能变好,当FA在胶膜中的质量分数为40%时,胶膜的综合性能最佳。     

高固含量UV固化水性PUA的制备及性能

以聚乙二醇600双丙烯酸酯(PEG600DA)作为可聚合非离子乳化剂,制得了高固含量(树脂占乳液质量的54%)紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯乳液(PWPUA)。通过FTIR对聚合物结构进行了表征,采用DLS、TSI、TGA、DSC和万能试验机考察了PEG600DA质量分数对乳液粒径分布、乳液稳定性、胶膜热性能及力学性能的影响。结果表明:随PEG600DA质量分数的增加,乳液粒径及稳定性先降低后增大;同时乳胶膜的软段玻璃化转变温度(Tgs)上升,硬段玻璃化转变温度(Tgh)下降。当w(PEG600DA)=6.09%时,乳液粒径为31.86 nm且粒径分布为单峰;TSI值最小,稳定性最佳;乳胶膜拉伸强度最大为27.82 MPa。当w(PEG600DA)=8.87%时,乳胶膜最高降解温度最大(Tmax=396.483℃),热稳定性最佳。     

自交联水性聚氨酯-含氟丙烯酸酯乳液的制备及研究

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)、二羟甲基丁酸(DMBA)、1,4-丁二醇(BDO)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为原料合成了双键封端的聚氨酯预聚体;以N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)作交联剂,配合甲基丙烯酸六氟丁酯(HFBMA)等单体进行乳液共聚,制备了自交联水性聚氨酯-含氟丙烯酸酯(FPUA)乳液。研究了HFBMA和HEAA用量对膜耐水性、热性能以及力学性能的影响。结果表明:PUA乳液的耐水性和疏水性随HFBMA用量的增加而增加;随着HEAA用量增加,胶膜的热稳定性增加,拉伸强度增加,伸长率下降;当胶膜中HFBMA质量分数为12%,且HEAA质量分数为2.6%时,乳液的粒径为128 nm,乳液的稳定性较好;胶膜的水接触角为107.6°,吸水率为4.5%,拉伸强度为25.6 MPa,断裂伸长率为268%,10%热失重温度299.6℃。     

环氧乳液与含氟乳液的拼混研究

运用种子乳液聚合法制备了固含量(固体质量分数)为45%的含氟乳液;运用后乳化法制得了环氧乳液。ATR-FTIR测试表明环氧乳液与含氟乳液进行了有效的拼混。运用KrussK12型动态表面能分析仪测试了含氟涂膜对水和十六烷的接触角,对影响拼混乳液涂膜性能的因素如环氧树脂及其固化剂的比例、氟原子含量、成膜基材材质、成膜温度等进行了探讨研究。结果表明制备的含氟拼混乳液性能良好。     

马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)乳液成膜条件研究

测定MAH-g-PP(马来酸酐接枝聚丙烯)乳液在N2氛下的的热重曲线,确定乳液成膜温度的大致范围。研究了乳液固含量,成膜温度和时间对乳液膜性能的影响。并用PU(聚氨酯)乳液来改善MAH-g-PP乳液的成膜性,研究了共混乳液中PU乳液与MAH-g-PP乳液质量比对乳液膜性能的影响。结果表明:MAH-g-PP乳液在固含量为10%、成膜温度为185℃、成膜时间为40 min时乳液膜的综合性能较好。在共混乳液中,当MAH-g-PP乳液与PU乳液的质量比为9∶1时,乳液的成膜性得到提高,且乳液膜的性能较好。