丙烯酸酯乳液的成膜性能
引发剂用量对丙烯酸树脂乳液及涂膜性能的影响

Xi'an 710021, China ) Abstract: With particle size, monomer conversion, gel rate,film bibulous rate and tensile strength as the index, the effects of dosage of initiator on acrylic resin emulsion and the performance of the film were studied. The results show that the particle size reached the min level when the dosage of initiator was 0.5% and stabilized gradually after the dosage, and the gel rate was lowest at this point. The bibulous rate reached the maximum when the dosage was 0.6%, the impact of dosage to film elongation is not obvious, and the mechanical strength tends to stabilize when the dosage of initiator exceeding 0.3% . It is appropriate that the dosage of initiator is about 0.5%. Key words: initiator; acrylic resins; emulsion; film; performance testing
丙烯酸酯乳液胶黏剂配方组成-生产工艺及应用

丙烯酸酯乳液胶黏剂配方组成,生产工艺及应用导读:本文详细介绍了丙烯酸酯乳液胶黏剂的分类,组成,配方等等,需要注意的是,本文中所列出配方表数据经过修改,如需要更详细的内容,请与我们的技术工程师联系。
1. 背景丙烯酸乳液型胶粘剂是我国20世纪80年代以来发展最快的一种聚合物乳液胶粘剂,它一般是由丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类共聚或加入醋酸乙烯酯等其它单体共聚而成。
该胶粘剂耐候性、耐水性、耐老化性能特别好,并目具有优良的抗氧化性和很大的断裂仲长率,广泛用于包装、涂料、建筑、纺织以及皮革等行业。
随着人们对环境保护的愈发重视,环境友好型产品越来越受到普遍的关注,乳液型胶粘剂因具有无毒无害、无环境污染、不易燃易爆、生产成本低、使用方便等优点而逐渐成为未来胶粘剂的发展趋势。
禾川化学是一家专业从事精细化学品以及高分子分析、研发的公司,具有丰富的分析研发经验,经过多年的技术积累,可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库,彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题,利用其八大服务优势,最终实现企业产品性能改进及新产品研发。
样品分析检测流程:样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。
有任何配方技术难题,可即刻联系禾川化学技术团队,我们将为企业提供一站式配方技术解决方案!2. 丙烯酸乳液胶黏剂聚丙烯酸酯是一类具有多种性能的、用途广泛的聚合物,其乳液一般是以丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯为主要单体,与甲基丙烯酸酯单体、苯乙烯、丙烯腈等共聚形成乳液。
对聚合物的结构或聚合方法加以改进,可使得改性后的丙烯酸酯胶黏剂性能更加优异。
2.1有机硅改性有机硅树脂具有优异的耐高低温性能和耐水性能,利用有机硅对聚丙烯酸酯类乳液胶粘剂改性成为近年来研究的热点。
有机功能烷氧基硅烷作为粘合促进剂和交联剂,广泛用于胶粘剂、密封胶和涂料等领域。
有专家研究了一种专用于水性体系的有机硅烷Wz-A在水乳型聚丙烯酸密封胶中的应用,这种水性硅烷可以在不改变产品稳定性的情况下显著提高密封胶的力学性能和粘接性能,Wz-A的添加量在0.8%-1.6%较为合适。
丙烯酸酯类共聚物成膜剂

丙烯酸酯类共聚物成膜剂丙烯酸酯类共聚物成膜剂是一种新型的成膜剂,近年来在化学工业中得到了广泛的应用。
它可以作为一种重要的材料用于制造高质量的塑料、橡胶、油漆和涂层等产品。
在本文中,我们将分步骤阐述丙烯酸酯类共聚物成膜剂的应用和制备方法。
1、丙烯酸酯类共聚物的特性:丙烯酸酯类共聚物是由丙烯酸酯单体经共聚而成,因此其分子结构具有一定的特殊性质。
其具有化学稳定性、溶解性好、流动性佳、接枝性强等特点,这些特性使得其在工业生产中得到了广泛的应用。
2、丙烯酸酯类共聚物成膜剂的应用:由于丙烯酸酯类共聚物成膜剂具有优异的物理性能和耐腐蚀性,因此在塑料和橡胶制品的生产中,能够为其赋予良好的耐久性、弹性和韧性。
同时,在油漆和涂层产品的制造中,也成为了一种必不可少的成分,能够提高涂料的附着性、耐候性和防潮性等物理性能。
3、丙烯酸酯类共聚物成膜剂的制备方法:丙烯酸酯类共聚物成膜剂的制备方法较为简单,主要是通过丙烯酸酯单体的共聚反应得到。
一般情况下,合成丙烯酸酯类共聚物成膜剂需要满足以下几个条件,即单体选用合适、催化剂和反应条件得当、后处理完善和控制分子量均一等。
4、丙烯酸酯类共聚物成膜剂的优缺点:优点:丙烯酸酯类共聚物成膜剂具有优异的物理性能和耐腐蚀性,其能够为塑料、橡胶、油漆和涂层等产品赋予良好的耐久性、弹性和韧性。
缺点:丙烯酸酯类共聚物成膜剂在生产和应用过程中,可能会受到对环境和生态的负面影响,需要加强环保意识和控制。
综上所述,丙烯酸酯类共聚物成膜剂是一种具有广泛应用前景的新型材料。
尽管其应用需要一定的环保和安全保障措施,但是我们相信,在科技进步和经济发展的双重推动下,丙烯酸酯类共聚物成膜剂将会成为未来化学工业中的一种重要的材料。
含氟丙烯酸酯共聚乳液的合成与性能研究

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总第 1 6 20 4 期 0 7年第 2 ( 3 ) 期 第 3卷
安 徽 化 工
试范围 4 04 0 c ~ 扫描次数 3 , 5— 0 0m , 2分辨率 4r 。另外 显 示 于表 3中 。表 3中的结 果显 示 出一 些规 律 : e~ a 当原 料 取一小块共聚物膜 , 在同一红外光谱仪上直接进行衰减 全 反射 ( T 测试 。 A R)
学 品有 限公 司 )壬 基 酚 聚氧 乙烯 醚 ( P 1 , 业 品 , ; O 一0工 武 汉油脂 化学 厂 )十二 烷基 硫 酸钠 (D , ; S S 工业 品 )过硫 酸 ;
铵( 工业 品 ) 。以上试 剂 和样 品在使 用 前未 加处 理 。 12 含 氟丙烯 酸共 聚物 的 制备 _
其乳 液 已经 被研究 并应 用于 涂料 和纺织 助剂 中。然 而
表 2 合成含氟丙烯酸酯共聚乳液的实验方案 样 品序号
1
1
由于乳液聚合的复杂 眭, 要得到较理想的共聚物乳液 , 合 成工艺的选择很重要。 本文利用正交法, 研究合理的乳液 合成工艺条件 , 对合成的乳液成膜并研究其性能。
13 含 氟丙 烯酸 共 聚物 的测 试 . 将制 得 的乳 液倾倒 人 F E成膜板 中成膜 。先 于室 温 自然 干燥 7h 待 大 部分 水 份挥 发 后 , 出乳 胶 膜 用 2, 取 无 水 乙 醇浸 泡 2h 取 出膜放 人 烘 箱烘 干 (0【)4 h后 4, 5 c ,8 = 移 至 真空烘 箱 于 6 ℃干燥 至恒 重 。 O 1 . 聚物 的 红外光 谱表 征 . 1共 3
余混合单体与引发剂 ,控制后续滴加速度滴加完毕 , 并 继续保温 9 mn然后在空气 中冷却至 4 ℃以下 , 0 i, O 出料 。 由于乳液聚合 的影响因素较多 ,经过初步 的实验探讨 ,
磷酸酯水性带锈防锈丙烯酸酯乳液的合成与性能

磷酸酯水性带锈防锈丙烯酸酯乳液的合成与性能张光华;徐凤【摘要】用没食子酸为原料合成了有机肟类铁锈转化剂,以五氧化二磷为磷酸化试剂合成了具有抗闪锈作用的磷酸酯功能单体,之后通过半连续种子乳液聚合法,将它们与丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等混合制备了水性带锈防锈乳液.通过盐水浸泡试验和在不同pH条件的3.5% NaCl溶液中的电化学测试考察了其涂膜对碳钢的保护作用.通过红外光谱仪、扫描电镜、能谱仪表征了锈蚀钢板、转锈剂干燥膜和水性带锈乳液固化膜,以讨论对锈的转化作用.结果显示,介质的pH越高,涂膜的耐蚀性越好.转锈剂可有效转化锈蚀.当转锈剂用量为配方总量的4%时,乳液的凝胶含量最少,涂膜耐盐水腐蚀时间最长,附着力1级,综合性能最好.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2017(036)002【总页数】7页(P69-74,后插1)【关键词】碳钢;水性带锈乳液;丙烯酸酯;转锈剂;没食子酸;磷酸酯;半连续种子乳液聚合;耐蚀性【作者】张光华;徐凤【作者单位】陕西科技大学化学与化工学院,教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安710021;陕西科技大学化学与化工学院,教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安710021【正文语种】中文【中图分类】TQ630.7First-author’s address:Key Laboratory of Auxiliary Chemistry and Technology for Chemical Industry, Ministry of Education, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, China面对高性能、绿色化的发展要求,水性防腐涂料成为主流[1]。
水性转化型防腐涂料可直接刷涂在有锈迹的基材表面,解决了大型钢材建筑除锈难的问题。
其中的转锈剂与锈蚀发生反应,能形成对基材有保护作用的配合物或螯合物[2]。
丙烯酸改性氯化聚丙烯乳液的合成与性能

丙烯酸改性氯化聚丙烯乳液的合成与性能采用溶液法用含亲水单元的丙烯酸混合单体与氯化聚丙烯进行自由基接枝共聚反应,制得丙烯酸改性氯化聚丙烯,将其中和后加水分散即得丙烯酸改性氯化聚丙烯乳液。
研究了丙烯酸混合单体浓度、中和度和甲基丙烯酸含量对乳液性能的影响,当丙烯酸混合单体与氯化聚丙烯的质量比为015~115、甲基丙烯酸含量为15%~20%、中和度为80%~120%时,制备的水性乳液具有良好的稳定性和水分散性,乳液涂膜对聚丙烯板具有很好的附着力和光泽。
】0.引言近年来,随着人们环保意识的增强和各国法规对涂料体系中挥发性有机化合物(VOC)含量的严格限制,水性涂料的研究得到了很大的发展。
氯化聚丙烯对聚烯烃塑料具有良好的附着性能[1],因此其水性化的研究也倍受关注[2]。
笔者对氯化聚丙烯作过一些研究工作[3]。
氯化聚丙烯本身极性很低,为了便于使其乳化,需要设法在其分子链中引入强亲水链段或者在体系中加入亲水亲油组分。
根据乳液制备方法的不同,可以分为机械法、相反转法和化学改性法。
前两种方法制得的乳液中含有乳化剂,乳化剂的存在会影响乳液的稳定性和涂膜性能[2]。
而化学改性法制得的粒子较细,乳液稳定性好。
目前国内对采用化学改性法制备水性氯化聚丙烯的研究报道很少。
因此本文以国产氯化聚丙烯为原料,采用丙烯酸混合单体对氯化聚丙烯进行接枝改性,制得改性氯化聚丙烯乳液。
研究了单体浓度、中和度、甲基丙烯酸含量等因素对乳液性能的影响,并用红外光谱对接枝共聚物和乳液进行了表征,测定了乳液涂膜的附着力和光泽。
1.实验部分1.1实验原料和仪器氯化聚丙烯(CPP):广州金珠江化学公司,氯含量为30%(质量分数);甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯:分析纯,用前减压蒸馏,冰箱冷藏,天津市光复精细化工研究所;α-甲基丙烯酸:分析纯,使用前减压蒸馏,冰箱冷藏,天津市华东试剂厂;过氧化二苯甲酰(BPO):分析纯,用氯仿、甲醇重结晶;甲苯、甲醇:分析纯,天津华东试剂厂;二甲胺基乙醇:化学纯,上海三爱思试剂有限公司;表面润湿剂:工业品,上海锦山化工有限公司。
丙烯酸改性醇酸树脂的合成及乳液性能研究

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1.55 1.53 1.49 1.50 1.51
#5#!丙改醇树脂的合成 在树脂的合成过程中, 若温度过低, 酯化反应
速度慢, 反应到达终点的时间长%反应温度过高, 容易出 现凝胶, 而且树脂的 颜色加深) 因此控制 温度就显得尤为重要) 由表 5 可以 看出 , 适宜的 酯化温度为 2"8 y)
海麦克林生化公司%过氧化苯甲酰"BPO)"分析
纯),上海麦克林生化公司;十二烷基硫醇"分析
纯),南京化学试剂有限公司%自制乳化剂%(&(
二甲基甲酰胺"分析纯),南京化学工业有限公 司%二甲苯"工业级),淄博经贸公司%催干剂"工 业级),深圳市吉田化工有限公司%自来水) &5#!实验仪器
电动搅拌器"DW-2),巩义市予华仪器有限 公司;电加热套"KDM),安捷伦公司;红外光谱 仪"LT09-FTIR&500),美国Nicolet公司%电子天 平"FAI2004A1),上海菁海仪器有限公司;激光粒 度分析仪"WJS-628),上海仪电物理光学仪器有 限公司%凝胶渗透色谱仪"Wate:1515 ),美国 Wayess 公司 )
表 '!反应温度对树脂性能的影响
-G/EJ'!>IJVKDIOJGVKNDLKJ]YJOGKQOJDLK2J V2GOGVKJONZKNVZDIOJZNL
反应 温度 dy
1)0 190 200 210 220 230
树脂外观
浅棕色浑浊 浅棕色微浑 浅棕色透明 浅棕色透明 深棕色透明
凝胶
酸值/
黏度"格氏,
乳液稳定性按照 .'d[2832/028835 建筑涂 料用乳液6*)+进行测定%乳液粒径的测定,采用激 光粒度仪测量粒径的变化%乳液形态测定) "_4_2!涂膜测试
室温自交联丙烯酸酯乳液的合成及性能研究

第51卷第2期 2021年2月涂料工业PAINT &COATINGS INDUSTRYVol. 51 No. 2Feb. 2021室温自交联丙烯酸酯乳液的合成及性能研究马昕宇',石熠徐军 1(1.天津大学化工学院,天津300350;2.沈阳化工大学材料科学与工程学院,沈阳110000)摘要:采用半连续种子乳液聚合法,改性异构十三醇醚(H-606)与十二烷基硫酸钠(SDS)复配,以甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,叔碳酸乙烯酯(VeoValO)为改性单体,乙酰乙酸烯丙酯(AAA)与己 二胺(HDA)为复配交联剂,合成了 AAA-HDA/VeoValO改性丙烯酸酯乳液。
研究了 AAA加料时间、AAA-HDA配比、AAA与VeoValO用量对乳液性能的影响。
结果表明:AAA参与共聚合,并在室温下 与HDA发生失水自交联反应;当AAA进料时间为单体滴加20%时、AAA用量为总单体质量的2%、m(AAA):m(HDA)=5:2、VeoVal0用量10%时,乳胶膜吸水率从14.76%降至8. 13%,拉伸强度达 到2. 90 MPa,断裂伸长率为493. 86%,乳胶膜耐水白能力大幅提高(AL由88. 5降至7.丨)。
关键词:乙酰乙酸烯丙酯;叔碳酸乙烯酯;自交联;丙烯酸酯乳液中图分类号:TQ630. 1文献标识码:A文章编号:0253-4312(2021)02-0008-08doi:10. 12020/j.issn.0253-4312. 2021. 2. 8Synthesis and Properties of Self-Crosslinking Acrylic Latex at RoomTemperatureMa Xinyu1,Shi Yi2,Xu Jun2(1.School of Chemical Engineering and Technology,Tianjin University,Tianjin300350, China;2.College ofMaterials Science and Engineering,Shenyang University of Chemical Tech n ology,Shenyang110000, China;)Abstract:Allyl acetoacetate/-vinyl versatate(AAA/VeoValO)modified acrylate latex was prepared by means of semi-continuous seed emulsion polymerization with methaciylic acid(MAA) as the functional monomer,vinyl versatate(VeoValO)as modifying monomer,Allyl acetoacetate (AAA)and hexamethylene diamine (HDA)as compound crosslinking agent,sodium dodecyl sulfate(SDS)and modified isotridecyl alcohol polyoxyethylene ether(H-606) as mixed emulsifiers.The effects of AAA feeding time,AAA-HDA ratio and AAA,VeoValO dosage on the latex performance were studied.The results showed that AAA participated in a copolymerization and undergone a dehydration self-crosslinking reaction with HDA at room temperature.When the AAA feeding time was 20%of the monomer dropping time,AAA=2wt% ,m(AAA) •m(HDA)=5- 2, VeoVal0=10wt%,the water absorption of latex film decreased from 14. 76%to 8. 13%,the tensile strength reached 2. 90 MPa,the elongation at break was493. 86%,and the whitening resistance of the latex film was greatly improved(AL was reduced from 88. 5 to7. 1).Key words:allyl acetoacetate;vinyl versatate;self-crosslinking;acrylic latex **通信联系人马昕宇等:室温自交联丙烯酸酯乳液的合成及性能研究水性丙烯酸酯材料具有低毒、低污染的特性,但 其耐沾污性、耐水性、耐候性、耐化学性较差,且热黏 冷脆,限制了其应用范围[|-31。
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丙烯酸酯乳液的成膜性能吴跃焕1,2,赵建青1,暴志菊31.华南理工大学材料科学与工程学院,广州510640;2.太原工业学院应用化学系,太原030008;3.新华化工有限公司,太原030008丙烯酸酯乳液作为水性成膜物被广泛应用于建筑、木器、皮革等领域。
然而胶膜的光泽度、透明性、耐水性以及其他物理机械性能都无法与溶剂型树脂相比,这是由于聚合物乳液具有与聚合物溶液完全不同的成膜过程。
在聚合物乳液的成膜方面,近年来有许多学者对乳胶粒变形的驱动力(外因)进行了研究,并提出颗粒变形的理论模型,比较一致的看法是粒径的毛细作用力决定乳液的成膜性能。
但对乳液聚合物特殊的分子形态、相互作用和分子运动等内在因素对成膜过程所起的作用报道较少。
本文从合成的大量样品中筛选出不同粒径的MMA/BA/AA和St/BA/AA系列乳液,考察了上述内在因素的影响,具体体现为乳胶粒粒径、成膜温度、水的挥发、体系单体组成对成膜性能的影响,并进一步对具有特殊分子形态的寡链聚合物的成膜过程进行了研究,希望可以丰富聚合物乳液成膜机理的内容。
1 实验材料和方法1.1 实验材料甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、Dowfax2A-1、OP -10,均为工业品,未作进一步处理,直接使用。
1.2 乳液的制备(1) 先将部分水、大部分乳化剂、缓冲剂加入装置有回流管、滴液漏斗、温度计和恒压滴液漏斗的四口烧瓶中升温搅拌均匀,在75~80℃下加入部分引发剂溶液,尔后滴加预乳化的种子单体,使其聚合生成种子。
保温0.5 h后开始滴加预乳化的外层单体以及余下的引发剂溶液。
升高温度保温1 h使反应完全,降温至60℃以下出料,得到聚合物乳液。
按照上述工艺分别制得固含量为40%的MMA/BA/AA和St/BA/AA乳液。
(2) 依次称取前一步制得乳液重量的12.5%做种子,加入部分水以及少量的引发剂过硫酸钾,水浴升温到86℃,开始滴加与种子等重量的单体(单体用少量乳化剂预乳化后加入),2 h内滴完,补加少量的引发剂使反应完全,将余下的水加入体系。
保温1 h。
(3) 降温至60℃,过滤出料,制得不同粒径的MMA/BA/AA和St/BA/AA的系列乳液。
1.3 粒径增长与种子用量的计算设a为种子乳胶中所含固体重量(g),x为聚合加入的单体重量(g)。
则种子增长比为(x+a)/a设种子乳液粒径为d1,增加x重量以后的直径为d2,则体积增长比为(d2/ d1) 3,因此(d2/ d1)3=(x+a)/a所以d2= d1[(x+a)/a]1/3如果要求粒径每增加2倍,即d2/ d1=2则(x+a)/a =23=8因此取前一步乳液的12.5%(单体量5 g)作为种子,可制得粒径增大一倍的40%的乳液。
1.4 表征Malvern Acoto Sizer LocFc963激光散射粒度分布仪,颗粒尺寸用Z均数值表示。
向乳液中滴加20%(质量分数)三氯化铝水溶液进行破乳,经多次洗涤后将固体物充分干燥,用DSC法测定聚合物的玻璃化温度Tg。
取适量的乳液配制样品,将其均匀地涂布在最低成膜温度测定仪上,记录样品形成均匀薄膜的最低温度(MFT)。
2 实验结果与讨论从本质上说,水胶乳成膜过程是一种分子链凝聚现象,是一个从颗粒相互接触、变形到分子链相互贯穿的过程,这个过程与高分子链的初始构象、分子运动性质、成膜条件和扩散动力学过程密切相关,并对最终膜的性能有重要的影响。
宏观上体现为乳胶粒粒径、成膜温度、水的塑化作用对成膜过程的影响,并决定着最终胶膜的性能。
如果将聚合物水胶乳浇铸在基质上,并在某一温度下将水分蒸干,得到的是不透明薄膜,说明在薄膜内部仍有许多孔隙、散射面;如果在高于某一温度下蒸干,就会得到均相和透明的薄膜,这种临界温度就是最低成膜温度(MF T)。
它是乳液成膜性能的体现。
2.1 颗粒大小影响最终薄膜特性的主要因素之一是乳液聚合物颗粒的大小。
表1、表2分别是MMA/BA/AA、St/BA/AA共聚乳液的粒径与成膜温度的关系。
表1 MMA/BA/AA共聚乳液的粒径与成膜温度的关系为了排除玻璃化温度不同带来的影响,用MFTTg对粒径作图得到图1和图2,MFT-Tg在一定程度上反映了乳胶粒的形变力,MFT-Tg越小,变形力越大。
图1和图2表明MFT-Tg随粒径的减小而减小。
从表1、表2中还可看出,随粒径减小,差值减小幅度增大,即乳胶粒的形变力增大明显。
另外对于相同Tg的St/BA/AA共聚乳液和MMA/BA/AA共聚乳液,前者的MFT-Tg较后者高7℃左右。
根据Visschers、Lamprecht、Brown等的研究表明,聚合物变形力随粒径的减小而增大。
实验结果与上述结论是一致的。
至于不同体系,粒径对乳胶粒变形力影响程度不同,分析认为是由于水的增塑作用造成的。
传统上对单分散的聚合物颗粒成膜研究得较多,但工业上得到的聚合物胶乳颗粒粒径分布都很宽,小颗粒是刺激大颗粒变形还是成为小颗粒镶嵌在大颗粒之间的共连续结构呢?这些都是值得进一步探讨的问题。
2.2 水的影响在玻璃态,主链和链段处于被冻结状态,只有侧基、支链和小链节能运动,整个大分子不能实现构象转变,外力只能促使高聚物发生刚性形变。
当温度升到玻璃化温度时,链段运动被激发,高聚物进入高弹态,分子链可以在外力下改变构象,在宏观上表现出很大的形变。
从理论上,只有高于玻璃化温度,大分子的链段才可以运动,成膜才能进行。
在实验室我们注意到玻璃化温度高于40℃的乳液在室温下干燥也可以形成连续的膜,说明水在成膜过程中起到了增塑作用。
因此又对湿聚合物的Tg(湿Tg)进行了测试,湿Tg是将形成的胶膜浸于水中24小时胶膜完全被饱和后测得的Tg。
结果见表3。
①ΔTg= Tg-湿Tg对于不同体系,水的增塑作用不同,见表4。
从表4中可以看出,对于粒径相同的乳液,MMA/BA/AA共聚乳液的水塑化程度大,这是由于MMA/BA/AA共聚乳液中的MMA含有较多的亲水基团而造成的。
进一步可以得出水对于完全疏水的聚合物不存在塑化作用,而对于亲水共聚物由于塑化作用的存在导致成膜性能存在很大的差异。
因此对于疏水性聚合物没有必要特别强调水在成膜过程中的作用。
从表4中还可以看出,同系列的乳液,粒径减小塑化程度加大。
根据粒径小水的塑化程度大,可以推测,塑化程度的大小取决于乳胶粒的表面积。
进一步可以得出,膜表面的玻璃化温度低于内部的玻璃化温度。
在试验中我们也观察到,薄涂可以形成透明膜的乳液,涂厚了仅有外层可以成膜,而内部成白色的粉状。
研究发现,纯聚苯乙烯乳液在100nm厚时玻璃化温度是102℃,而膜厚10 nm时的玻璃化温度是-70℃。
2.3 温度对成膜的影响很多研究表明,升温或热处理有利于聚合物胶乳成膜[2]。
热既可活化高分子的分子运动,又能增大链段间自由体积,两种都有利于高分子链的松驰,并达到相互扩散和贯穿而成膜。
研究发现,成膜温度对胶膜的性能有一定的影响,并非越高越好。
表5考察了成膜温度对粒径21.2 nm、Tg 49.5℃、MFT 42.2℃的MMA/BA/A A乳液胶膜性能的影响。
可以看出,在低于成膜温度2.2℃的40℃下成膜,形成的是半透明碎裂的胶膜,而不是连续的胶膜,说明低于MFT不能形成满足要求的连续胶膜,但半透明碎膜的形成说明此时乳胶粒也已发生了较大的形变。
当成膜温度升高到MFT时,一周后胶膜的抗冲击性能达到最大。
由于热既可活化高分子的分子运动,又能增大链段间自由体积,作用的结果都有利于高分子链的松驰,使分子链达到相互扩散和贯穿而成膜的时间缩短。
随成膜温度的提高,胶膜抗冲击性能达到最大值的时间缩短。
成膜温度并不是越高越好,否则胶膜最终性能降低,当成膜温度为70.0℃时一天后胶膜的抗冲击性能就已经稳定,但大大低于MFT下形成的胶膜。
若温度升高到一定程度时,整个分子链可发生相互滑动,成膜虽很快,但由于分子链运动几乎没有约束,分子链在空间构象上的物理缠绕程度减小,此时形成的涂膜抵抗外力的能力下降,即聚合物的强度下降,胶膜综合性能将达不到理想值。
所以乳液成膜温度与成膜物的玻璃化温度差值不能太大,换句话说,乳液凝聚成膜需要比较长的时间。
2.4 寡链高聚物微乳液的成膜用微乳液聚合法合成聚合物微乳液时,链增长被限制在一个很小的空间内,这种受限自避链有较高的构象能。
若控制引发剂浓度,使每个微乳胶束中只有一个或几个引发剂分子,则每个微乳聚合物颗粒最终只有几根分子链,称为“寡链(pauc i-chain)高分子[3]”。
通过微乳液聚合得到的乳胶粒中寡链高分子链段空间密度相对较低,分子链间的缠结较少。
因为没有相邻分子链的穿透,分子链段的堆砌比通常的多链高分子要疏松些,它应具有与普通相互穿透的多分子链聚合物乳液不同的成膜过程。
为此,测试了寡链高聚物微乳液的最低成膜温度,并与普通高斯链微乳液进行了比较。
表6考察了粒径相同的普通乳液聚合法(样品1)和微乳聚合法(样品2)合成的MMA/BA/AA乳液的成膜过程。
表6 MMA/BA/AA共聚乳液的凝聚态对成膜性能的影响样品1与样品2的粒径相同,由样品2固含量低于样品1,而黏度大于样品1的事实可以推测,样品2中乳胶粒个数多;从两个样品的单体组成相同,分子量几乎相等可以推测,每个分子链聚合度应该相差很小,因此固含量小的样品2分子链总数小于样品1。
样品2中,较少分子链要分布于较多的乳胶粒,每个乳胶粒中的分子链数目一定少,相对于样品1来说,样品2属于寡链高聚物,分子链段的缠结不同于样品1。
成膜温度升到MFT以上时,链段的布朗运动驱使不同粒子中的高分子链彼此扩散,直到界面完全消失为止。
伴随这种扩散过程,界面间的强度逐渐增加,粒子接触处的最终强度与本体的完全一样。
从理论的角度来看,这个过程是非常有趣的。
在通常的高聚物中,高分子链段是服从高斯分布的,限制在小球中的高分子链的构象是紧缩的。
升温后,高分子链的扩散导致构象不规则化,又过渡到高斯分布,体系的熵增加。
另外,高分子链间缠结的形成导致高分子链的扩散采取“蛇行”运动,结果是界面处的密度不连续性要持续整个“蛇行”运动时间,也许是相当缓慢的过程。
低分子量样品中,高分子链间的缠结密度比较小,对扩散过程的影响不显著,扩散所需的活化能与本体中的几乎相等。
而对于高分子量的胶粒,分子链段间的缠结非常重要,它阻碍了高分子链的扩散,缠结密度越大,高分子链的扩散越困难。
样品2分子链段间的缠结密度小,高分子链的扩散容易进行,而且在链增长过程中积累了较高的构象能(从图3和图4中可得到验证),因此表现出了较大的形变力,MFT-Tg大。
图3是样品2的DSC曲线,发现在玻璃化转变前有一明显的放热峰,经过升温测试过DSC曲线的样品,用空气冷却到室温后再进行第二次升温DSC测定,或原始颗粒经氯仿溶解制膜进行DSC测定,放热峰不再出现而只有Tg转变的吸热阶跃(图4),说明在链增长过程中积累了较高的构象能。