论文部分内容阅读
丙烯酸酯乳液易于合成,表面带羧基基团的乳胶粒子易于表面功能化,但羧基的分布情况直接影响乳液的各项性能,研究羧基的分布有重要的理论和实际意义。本论文选用聚氧乙烯-4-酚基醚硫酸铵盐(CO-436)为乳化剂,过硫酸铵为引发剂,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为主要反应单体,丙烯酸(AA)和衣康酸单丁酯(MBI)为羧基功能单体,设计了两种截然不同的聚合工艺,即预乳化工艺A与直接滴加单体的工艺B,通过半连续乳液聚合成功制备了一系列理论固含量为40％的丙烯酸酯乳液,采用的聚合方法具有所需设备简单、操作容易、成本低、对环境友好无污染等优点。
论文通过电导滴定法计算得到乳液的羧基分布,并对乳化剂及引发剂用量、功能单体用量、聚合滴加工艺等因素如何影响乳液的羧基分布,羧基分布又如何影响乳液及其乳胶膜的各项性能等问题进行了系统的研究,为制备稳定的、耐水性等综合性能优良的丙烯酸酯乳液提供了理论指导。
实验结果表明:在82±2℃,引发剂APS及乳化剂CO-436用量分别为0.4％和0.8％时为最佳聚合条件,乳液稳定性及乳胶膜的耐水性良好。在最佳聚合条件下,以.AA作为功能单体制备乳液时,选用工艺A可提高乳液的聚合稳定性;使用MBI制备乳液时,选用工艺B有助于提高乳液的稳定性。随羧基单体用量的增加,乳液的表面羧基含量(Cs)、包埋羧基含量(Cb)及自由羧基含量(Cf)均增加。聚合滴加工艺、功能单体的亲疏水性强弱对乳液的羧基分布、粒径及形貌的影响显著,直接滴加单体工艺制得乳液的Cb大于预乳化工艺;AA制得乳液的Cs远大于使用MBI制得的乳液,且前者制得的乳胶粒子表面凹凸不平,粒径随功能单体用量的增加而增大,而后者制得的乳胶粒子表面光滑,粒径在93～97nm的窄范围内分布。
羧基的分布对乳液的稳定性及黏度,乳胶膜的耐水性、耐溶剂性、耐热稳定性及拉伸性能均会产生影响。所制得乳液的高温稳定性、稀释稳定性均良好,而Cs的增加可改善乳液的机械稳定性,但过多的Cs不利于乳液的冻融稳定性。乳液的黏度随Cs的增加而增大,使用预乳化工艺有利于制备粒径大、黏度低的乳液。Cs是影响乳胶膜耐水性的主要因素,Cs越高,乳胶膜的吸水率越高,但所有乳胶膜对水的接触角均在75°以上,表明乳胶膜在短时间内能表现良好的拒水性。Cb是影响乳胶膜耐溶剂性的主要因素,Cb越高,乳胶膜的溶胀率越高。乳胶膜的热分解温度均随着段基单体用量的增加而有略微的提前,Cs的增多并不利于乳胶膜的热稳定性,而含MBI体系膜的耐热性不如含AA体系的膜好,且MBI用量越大,其降低乳胶膜热稳定性的作用越显著。同样,羧基单体种类的不同是造成制得乳胶膜拉伸性能差异的主要原因,含MBI体系膜的拉伸强度均比含AA的膜略大,对于含AA的体系,Cs的增加有利于拉伸强度的增强。