核壳型纳米SiO2-聚丙烯酸酯复合乳液的制备及应用

本文根据核壳乳液聚合理论,以硅烷偶联剂表面处理的纳米S iO2为种子,采用优化的乳液聚合工艺,制备核壳型纳米S iO2-聚丙烯酸酯复合乳液,并以其为基料制备建筑涂料。实验结果表明,纳米S iO2经硅烷偶联剂表面处理后,提高了其在聚合体系中的分散稳定性和与聚合物的相容性。所制备的复合乳液粒子具有核壳结构,以其为基料制备的建筑涂料的耐沾污性、耐洗刷性和耐候性等性能大大高于国家标准中优等品的水平。     

改性纳米SiO2/聚氨酯-含氟丙烯酸酯无皂乳液合成及其胶膜性能表征

引言水性聚氨酯相对溶剂型聚氨酯具有不燃、气味小、不污染环境等优点[1-2],从而广泛用于涂料[3]、胶黏剂[4]、油墨[5]等领域。目前,常用于软包装领域的薄膜主要是表面能很低的非极性膜,而水性聚氨酯胶黏剂具有较高的表面自由能,对非极性膜的润湿性差,因此需要降低水性聚氨酯的表面张力,达到润湿非极性膜的目的。     

聚氨酯-丙烯酸酯/ 纳米SiO2核壳型乳液的合成及表征

采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO2(SiO2)溶胶粒子,经γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性后,与双键封端的聚氨酯及丙烯酸酯单体进行原位共聚,制备具有核壳结构的聚氨酯-丙烯酸酯/SiO2复合乳液(SPUA)。采用透射电镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对乳胶粒的形态、共聚物组成进行表征,以接触角测定仪、拉力机、扫描电镜(SEM)和热重分析仪分别对SPUA胶膜的对水接触角、力学性能、表面形貌和热性能进行了测试。结果表明,随着改性纳米SiO2质量分数的增加,胶膜的力学性能和热稳定性均明显改善,当改性纳米SiO2质量分数为8.0%时,胶膜的最大热失重速率对应温度为413℃,吸水率4.1%,接触角71.5°,拉伸强度17.7 MPa,摆杆硬度达到93%。     

含氟丙烯酸酯四元共聚核壳乳液的合成与表征

采用半连续种子乳液聚合的方式,以十二烷基硫酸钠(SDS)和OP-10为复合乳化剂,甲基丙烯酸十二氟庚酯(Acty-flon-Go4)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为原料制备了壳层含氟的核壳型丙烯酸酯共聚物乳液。研究了引发体系和聚合温度对聚合反应转化率的影响;通过透射电镜(TEM)、FTIR、示差扫描量热(DSC)对共聚物乳胶粒径、形态及结构进行了研究。     

纳米SiO2/聚丙烯酸酯(PA) 复合乳液的制备

通过原位聚合制备了纳米SiO2／聚丙烯酸酯复合乳液,SiO2在乳液中的粒径分布在100nm以内,并对添加了SiO2的聚丙烯酸酯胶膜进行了红外表征。结果发现添加纳米SiO2后,可以显著改善聚丙烯酸酯胶膜的耐热分解性能和抗短波紫外性能。     

纳米SiO2/聚氨酯-含氟丙烯酸酯杂化乳液的合成与表征

采用种子乳液聚合法,以聚氨酯（PU）乳液为种子（在聚合过程中为壳相）,甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（KH-570）改性的纳米SiO₂组成的混合物为核相,合成了具有核壳结构的纳米SiO₂/聚氨酯-含氟丙烯酸酯（SiO₂/FPUA）复合乳液。考察了纳米SiO₂和DFMA用量对乳液聚合过程及乳胶膜性能的影响。通过傅里叶红外光谱（FT-IR）、接触角（CA）、透射电子显微镜（TEM）、热重（TG）、差示扫描量热仪（DSC）和力学性能测试（MPT）等表征乳液的结构形态、乳胶膜的表面性能和综合性能。结果表明：乳胶粒子呈现“反相核壳”结构,以聚丙烯酸酯（PA）相为核,PU相为壳;由于纳米SiO₂和DFMA的协同作用,涂膜的疏水性和综合性能得到了较大的提高。     

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。     

THD-2核壳纳米SiO2纯丙复合乳液的开发

介绍了在前人对有机-无机纳米复合乳液研究工作的基础上开发的，并已产品化的THD-2纳米SiO2纯丙复合乳液及其在涂料中的应用，表现出优异的耐洗刷性、耐沾污性及耐老化性等许多性能，并为以后提高乳液产品的性能和拓展其应用领域奠定了基础。     

丙烯酸酯/纳米SiO2复合乳液的制备和表征

通过原位聚合、高速剪切法分散共混和球磨法分散共混等三种方法制备丙烯酸酯／纳米SiO2复合乳液，以相同的方法制备丙烯酸酯／微米SiO2复合乳液，并利用电子拉力机（Instron)、动力学粘弹谱（DMA）、紫外可见光分光光度计（UV－VIS）和透射电子显微镜（TEM）考察了复合物的各种力学和光学性能。结果发现，共混法制得的纳米复合物的拉抻强度、断裂伸长度和玻璃化转变温度（Tg)随纳米二氧化硅含量的增加先上升然后逐渐下降，而通过原位聚合制得的纳米复合物的这些性能均低于未加纳米SiO2的丙烯酸酯。涂层对紫外光的吸收和透过随纳米SiO2含量的增加分别呈上升和下降趋势，而微米SiO2复合的丙烯酸酯乳液，其涂层对紫外光的吸收和透过率基本保持不变。     

核壳型短链含氟丙烯酸酯乳液的合成及表征

该文研究了核壳型短链含氟丙烯酸酯乳液的合成与表征。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)的共聚体为核,短氟碳链2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯(FMA6)和非氟烷基丙烯酸酯的共聚体为壳,采用多步乳液聚合法,合成系列具有核壳结构的含氟丙烯酸酯乳液,研究了壳相中氟单体用量和非氟烷基丙烯酸酯的烷基链长度n(链长n=4、8、12、16、18)对产物疏水疏油性能的影响,并对产物进行表征。结果表明:当采用氟单体用量为总单体质量的8.5%,甲基丙烯酸十六酯(CMA)的共聚体为壳层时,由合成乳液制得的乳胶膜的疏水疏油性最佳,对水接触角为124.67°,对二碘甲烷接触角为112.76°。FTIR、TEM和DSC/TGA表征表明,原料单体均参加了反应;乳液颗粒具有明显的核壳结构;聚合物存在两个玻璃化温度(-18.87℃和32.08℃),热分解温度比不含氟的聚合物提高了近20℃。由此说明,用合成的核壳型短链含氟丙烯酸酯乳液制得的涂膜具有优异的疏水疏油性和耐热性能。     

纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液的合成及其涂膜性能

以改性硅溶胶与丙烯酸酯类单体原位聚合,采用单体预乳化、半连续滴加法制备了高硅含量纳米SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液,研究了纳米SiO2和甲基丙烯酸(MAA)的用量、乳化剂配比和乳液固含量对乳液性能的影响,利用红外光谱、热重分析等方法对乳液结构和热稳定性进行了表征,测试了乳胶膜的性能。当SiO2用量为20%,乳化剂中m(OP-10):m(DNS-86)=1:3,功能性单体MAA用量为5%,乳液固含量为40%时,可制得稳定性良好的纳米SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液,其涂膜硬度为6H,附着力1级,耐磨性达2500r,且具有良好的耐水性和耐热性。     

核-壳结构含氟丙烯酸酯乳液的合成与表征

A fluorine-containing polyacrylate copolymer emulsion was synthesized by a seed emulsion polymerization method, in which methyl methacrylate （MMA） and butyl acrylate （BA） were used as main monomers and hexafluorobutyl methacrylate （HFMA） as fluorine-containing monomer. The structure and properties were characterized by Fourier transform infrared spectrum （FT-IR）, transmission electron microscopy （TEM）, particle size analysis, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）, contact angle （CA）, differential scanning calorimetry （DSC） and thermogravimetry （TG） analysis. The FTIR and TEM results showed that HFMA was effectively involved in the emulsion copolymerization, and the formed emulsion particles had a core-shell structure and a narrow particle size distribution. XPS and CA analysis revealed that a gradient concentration of fluorine existed in the depth profile of fluorine-containing emulsion film which was richer in fluorine and more hydrophobic in one side. DSC and TG analysis also showed that a clear core-shell structure existed in the fluorine-containing emulsion particles, and their film showed higher thermal stability than that of fluorine-free emulsion.     

Synthesis,film morphology,and performance of cationic fluorinated polyacrylate emulsion with core-shell structure

A novel cationic fluorinated polyacrylate emulsion (CFBDH) was prepared by polymerization of dodecafluoroheptyl methacrylate (DFMA) with butyl acrylate (BA), dimethylaminoethyl methacrylate (DM), and 2-hydroxypropyl acrylate (HpA) via seeded emulsion polymerization. Chemical structure, particle morphology, glass transition temperature, and thermal property of resultant CFBDH were characterized by FTIR, ¹H-NMR, TEM, DSC, and TGA, respectively. The as-synthesized product was utilized to treat the clean glass sheet and cotton fabric substrates, then morphology, components, hydrophobicity, and other performances of films on those substrates were investigated by SEM, AFM, XPS, and contact angle meter, etc. Results show that the target product possesses anticipative structure and its latex particles have uniform spherical core-shell structure with an average diameter of 126 nm. The core-shell CFBDH latex film thus has two T_g and its thermal property has been improved due to the introduction of fluorine-containing acrylate monomer. The CFBDH film on cotton fabric surface seems to be smooth compared to the blank by SEM. However, the CFBDH film on silicon-wafer is inhomogeneous and has many low or high peaks. At 2 nm data scale and in 1 μm² scanning field, the root mean square roughness of CFBDH film reaches to 0.205 nm. XPS analysis indicates the perfluoroalkyl groups have the tendency to enrich at the film-air interface. In addition, CFBDH can provide good hydrophobicity for the treated fabric and do not influence whiteness of the treated fabric indeed. However it will make the treated fabric slightly stiff at high doses. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012     

聚丙烯酸酯/纳米二氧化硅Pickering复合乳液的制备及性能

以改性纳米SiO_2粉体作为稳定剂稳定丙烯酸酯类单体,采用Pickering乳液聚合法制备聚丙烯酸酯/纳米SiO_2复合乳液。以单体转化率和乳液凝胶率为指标,对乳液聚合条件进行了优化,通过光学显微镜观察了乳状液的形貌,用动态激光散射(DLS)和透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电镜(SEM)对乳液及其成膜进行了表征。结果表明,SiO_2与乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)的质量比为5∶1、甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的质量比为1∶4时,乳液性能最优。DLS和TEM结果表明,复合乳液的粒径在790 nm左右;FTIR结果表明,复合乳液中有纳米SiO_2的存在;SEM结果表明,纳米SiO_2分散在复合乳液成膜中。将复合乳液应用于皮革涂饰中,应用结果表明,与聚丙烯酸酯乳液涂饰革样相比,Pickering乳液聚合法制备的复合乳液涂饰后革样的透气性、透水气性及耐干湿擦性能都有所提升。     

氟代聚丙烯酸酯改性聚氨酯复合乳液的制备及其疏水性

为了提高聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的耐水性和耐溶剂性,将聚氨酯溶液作为反应介质,以丙烯酸十二氟庚酯(FA)和丙烯酸羟丙酯为单体,偶氮二异丁腈为引发剂,在溶液中进行聚丙烯酸酯自由基聚合,然后用N-甲基二乙醇胺进行亲水基扩链,通过溶液聚合相转化法制得新型阳离子氟代聚丙烯酸酯改性聚氨酯复合乳液。通过红外光谱、透射电镜、光电子能谱仪和接触角测定仪分别对复合乳液的结构、乳胶粒形态、膜表面的化学元素组成及疏水性进行了研究。结果表明,含氟链段成功接入了大分子链中,乳液形成稳定的核-壳结构,在膜材料表面形成了主要由含氟丙烯酸酯链段组成的界面,FA的引入可使复合乳液胶膜与水的接触角(PUA膜与水的接触角)由65°提高至98°。     

A-187改性核壳型聚丙烯酸酯乳液的制备及性能表征

以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(A-187)等为原料,过硫酸铵为引发剂,通过种子乳液聚合法制备了具有核-壳结构的A-187改性聚丙烯酸酯(SACR)系列微复合高分子乳液。表征了乳胶粒子的结构形态及粒度分布,测定了聚合物的玻璃化转变温度、拉伸强度和聚合物薄膜的吸水率。所得SACR系列微复合聚合物乳液的乳胶粒子具有核壳结构,粒径分布较窄,聚合物的玻璃化转变温度随A-187加量的增加有所升高,聚合物的力学性能和聚合物的耐水性能有所改善。