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题目:氟硅低聚物改性苯丙乳液的合成与制备

关键词:含氟低聚物;含氟乳化剂;核壳乳液聚合;纳米二氧化硅改性粒子

  摘要


苯丙乳液是一种性能优良的乳液,例如成本低,综合性能良好,在涂料、油墨、纺织、皮革、功能膜、医用高分子、纳米材料、胶粘剂和造纸施胶剂等领域有广泛的应用。但同时苯丙乳液由于自身的性质决定了它在耐水性、耐老化、耐候性、机械强度等方面难以满足更高的应用需求,在一定程度上限制了苯丙乳液的使用。于是前人对于苯丙乳液进行了多方面的改性。本课题旨在用合适的方法改性苯丙乳液,以此提高苯丙乳液的一些性能,如耐热性、疏水性、耐磨性、耐腐蚀性等等。

本文分3个方面对苯丙乳液聚合进行改性。第一方面,采用种子乳液聚合技术,应用含氟的低聚物,并且和常规的含氟烯烃单体比较改性的效果;采用不同复合的乳化剂组合进行比较找出最优的乳化剂组合。第二方面,采用核壳乳液聚合方法,研究核壳结构与通过含氟烯烃单体、含氟低聚物分别合成的苯丙乳液的性能之间的关系;研究拥有不同分子量的核壳结构的含氟的苯丙乳液的性能的差别。第三方面:采用硅烷偶联剂(KH-570)修饰二氧化硅纳米粒子改性含氟的苯丙乳液,合成氟化苯丙共聚物/二氧化硅纳米复合物,研究改性前后氟化共聚物的性能。

采用IR(红外光谱)、AFM(原子力显微镜)、SEM(扫描电镜)、TEM(透射电镜)和DLS(动态光散射)等现代分析技术表征合成的氟化苯丙共聚物、氟化苯丙共聚物/二氧化硅纳米复合物的化学结构和微观形貌。应用DSC(差示扫描量热法)、TG(热重法)测试所述共聚物和纳米复合物的热性能。测试了所述共聚物和纳米复合物成膜后,膜层的表面性能如疏水性和耐磨性等。此外,还对于所述共聚物膜进行了腐蚀实验,研究了不同方法合成的氟化共聚物的耐蚀性。

本文一共制得了三个系列配方的乳液,其中A系列的乳液是根据种子乳液聚合法制备的;B系列的乳液则是根据核壳乳液聚合法合成的;而C系列是以纳米二氧化硅为晶种,通过原位聚合法合成氟化苯丙共聚物/二氧化硅纳米复合物。

    结果表明:对于A系列的配方,含氟的低聚物和含氟的乳化剂都能够提高苯丙乳液的疏水性;丙酮能够提高乙烯基氟硅油的改性效果;le-180s和常规乳化剂复合更能帮助含氟单体改性苯丙乳液;甲基丙烯酸十二氟庚酯对于乳液耐热性的提高更明显;两种含氟单体都能提高共聚物膜层的表面粗糙度。对于B系列的配方,含氟单体处在壳层时,疏水性的改性效果更好;分子量减小,疏水性相对来说更好,但耐热性会变差,膜层粗糙度变小。对于C系列的配方,在氟化苯丙共聚物/二氧化硅纳米复合物中,添加的纳米二氧化硅粒子能够提高复合物膜的粗糙度、耐热性、耐磨性。