探析单组合自交联含氟乳液的合成与性能及其成膜的研究

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1、分类号UDCT063密级学校代号10561学号2QQ至墨!QQQ至QQ_10122华南理工大学博士学位论文单组分自交联含氟乳液的合成与性能及其成膜的研究秦总根指导教师：途笠注塑援丝王墨能源堂院申请学位级别：擅±专业名称：丝堂工程论文提交日期：至QQ互：垒论文答辩日期：至QQ墨：鱼学位授予单位和日期：堡直堡工太堂答辩委员会主席：全腊堡熬援论文评阅人：‘．一．土．jfStudyonSynthesis，PerformancesandFilmFormationofOnePackSelf-crosslinkingContaining-fluorineLatexDis

2、sertationSubmittedtoSouthChinaUniversityofTechnologyFortheDegreeofPh．D．ofTechnicalScienceByQinZong-gen(ChemicalEngineering)Supervisor：ProfessorTuWei-pingApril，2005帆7m3嗍3哪5ijjj■■I㈣8川¨1洲Y华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作

3、品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：B戴：批年‘fjl弓乇学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密囱，在二芝年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密口。(请在以上相应方框内打“√’’)作者签名：糁导师签名2严享‘等替，q

4、1lr’I黾觌；硝年‘R罗百日期：沙芯年‘月，D日摘要摘要随着建筑物大型化的迅速发展，而全球性的环境污染日益严重，促进了高性能环保型涂料的发展。含氟聚合物具有杰出的耐候性、耐高低温、憎水憎油性、耐化学腐蚀性及良好的耐沾污等优异性能，但其附着性能差，与颜料的相容性差，价格昂贵。采用乳液聚合方法制备的聚丙烯酸酯乳液具有良好的耐候性、耐酸碱性和耐光性，在涂料、织物处理和粘合剂等方面得到广泛的应用，但聚丙烯酸酯乳胶涂料耐水性和耐寒性差，低温变脆、高温变粘等不足限制了它的广泛应用。因而，将含氟单体和丙烯酸酯类单体两类不同极性的单体进行共聚，制备兼有两者优异性能的、高

5、性价比的新型乳液，具有很重要的理论和现实意义。本文对比间歇工艺、半连续工艺和预乳化半连续工艺对含氟聚合物乳液合成的影响，选择预乳化种子半连续乳液聚合中的核／壳乳液聚合技术，成功合成了粒径约为79．0nm、Mw为128012的含氟聚合物乳液，乳液的成膜性好、附着力达到2,-一3级。实验中对影响含氟乳液聚合的转化率、聚合稳定性和乳液贮存稳定性的因素进行考察，研究表明，预乳化方式、含氟乳化剂用量、引发体系、核层单体用量、预乳液滴加速度、功能性单体用量、电解质及中和剂用量等因素对乳液聚合的转化率、聚合稳定性和乳液贮存稳定性有较大影响，聚合反应需使用含氟乳化剂，采用

6、含氟乳化剂与常规乳化剂复配，且含氟乳化剂用量为0．3％、引发剂用量为0．4％、滴加速度控制在25ml／min，乳液聚合反应稳定性较佳。利用红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)、差示量热扫描(DSC)、热失重(Tg)、紫外(UV)加速老化、凝胶色谱(GPC)和马尔文粒度仪的表征、分析，对影响乳胶粒径及其分布、乳胶膜耐介质性、乳胶膜附着力及硬度、乳胶膜表面能、乳胶膜耐老化性的因素进行探讨。实验结果表明，FA用量、FA加入方式、NMA用量、乳化剂用量及聚合温度对乳胶膜的性能有较大影响。在此基础上，利用XPS和静态接触角测量仪，探讨了氟化

7、组分成膜后在涂膜表面的排列情况，并运用Fedors和Fowkes理论进行计算、分析，结果表明，含氟聚合物乳液成膜后氟化组分在涂膜表面的排列是一种无规则排列。进一步的研究表明，含有一定亲水性的含氟乳胶膜，具有良好的自我恢复功能，使得其具有优异的自洁性能，结合这些研究提出了含氟乳胶膜的自洁机理。借助于AFM、XPS对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、退火时间、乳胶粒粒径、分子量及中和剂种类对自交联含氟乳液成膜的影响。乳胶粒粒径增大，涂膜的交联密度增加；而乳胶粒粒径小于79．0nm时，涂膜表面的氟原子含量

8、随乳胶粒径的增大而增加，当乳胶粒粒径大于79．0nm时，氟原子含量