资源描述：
《优化含氟丙烯酸酯共聚物乳胶膜表面性能的方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第6期高分子通报31优化含氟丙烯酸酯共聚物乳胶膜表面性能的方法研究*陈雷,张伟,倪华钢,王新平(教育部先进纺织材料与制备技术重点实验室,浙江理工大学化学系,杭州310018)摘要:含氟丙烯酸酯乳液由于氟的引入具有优异的表面性能,在涂料、胶粘剂、纺织助剂等领域得到广泛应用。然而含氟单体成本较高,而且产物中乳化剂的存在影响了含氟丙烯酸酯乳液涂膜的抗污、疏水疏油等特性。如何采取有效措施提高含氟丙烯酸酯共聚物乳胶膜的表面性能,是其走向产业化急需解决的问题。针对这方面问题,本文主要从含氟单体的利用率、设计乳胶粒结构、共聚物链结构以及乳胶膜的后处理等方面对近年来的研究
2、成果进行了综述。关键词:含氟丙烯酸酯共聚物;乳液聚合;表面性能优化;乳胶粒结构设计;乳胶膜后处理引言含氟聚合物由于CF键的键能较大,而且氟原子能够在碳链骨架外层紧密排列,对高分子链起到了隔离保护作用,因而具有优异的耐候性、热稳定性、化学稳定性和防水防油性能,在纺织、皮革、包装、涂料[1,2]以及其它领域得到广泛应用。在实际生产中,一般是将含氟丙烯酸酯单体和与其具有相似反应焓、Q-[3]e值的(甲基)丙烯酸酯进行共聚,以降低含氟单体所造成的较高生产成本。乳液聚合以水为反应介质,具有环境污染小、工艺过程简单、成本低等特点,是实现含氟共聚物工业化的较好选择。将含氟单体FA与(甲基)丙烯酸
3、酯单体进行共聚所得到的乳液兼有丙烯酸树脂和氟树脂的优点,而且其生产成本要大大低于氟树脂。因此,利用乳液聚合来制备含氟丙烯酸酯共聚物引起了国内外学者的极大兴趣和普遍关[4,5]注。然而含氟单体难乳化、利用率较低,而且由于乳化剂的存在,干扰了含氟基团在涂膜表面的富集,从而极大降低了含氟丙烯酸酯共聚物乳胶膜的抗污染、耐水耐油等表面性能。目前,如何采取有效措施提高含氟单体的有效利用率,在含氟量尽可能低的条件下获得尽可能优异的表面性能,即实现含氟共聚物乳胶膜表面性能的最优化,是含氟共聚物走向产业化急需解决的问题。许多学者已经注意到这个问题,并从聚合工艺等各个方面展开相关的研究。本文主要从含氟单体的
4、乳化、乳胶粒结构、聚合物链结构以及乳胶膜的后处理等方面来提高含氟共聚物乳胶膜表面性能的研究进展进行综述。1含氟单体利用率提高的方法含氟共聚物膜的表面性能与共聚物中氟组分的含量密切相关,因此尽可能提高聚合反应过程中含氟单体的利用率是实现含氟聚合物工业化的必要条件。而含氟单体的乳化过程是影响含氟单体利用率的重要因素。在乳液聚合过程中,含氟单体需要从单体液滴向增长乳胶粒中迁移,从而有效参与共聚合反应。然而含氟单体在水中溶解性较差,乳化后体系不稳定。另外,含氟单体与丙烯酸酯单体共聚后,在共聚物分子上带有含氟烷基侧链。由于含氟侧链的存在,乳胶粒表面能降低,因而对乳化剂的吸附能力减弱,聚合稳定性变
5、差。这种不稳定的聚合过程往往导致反应过程中有较多的凝胶出现。因此,含氟单体的有效利用率下降。[6]Linemann等系统研究了含氟丙烯酸酯的乳液聚合过程,发现向水相中加入丙酮等有机溶剂能够改基金项目:国家自然科学基金(50573069和20704038),长江学者和创新团队发展计划(IRT0654)资助;作者简介:王新平,教授,主要从事高分子表面和功能性分离膜研究,E-mail:wxinping@yahoo.com.32高分子通报2009年6月善含氟单体与其它单体的分散效果,减少凝胶的产生,提高乳液的稳定性。但是,这些挥发性有机溶剂会[7]带来环境污染,且用量较多时会
6、降低产品的使用安全性,因此尽量少加或不加。Dreher等在单体饥饿态下以磷酸二(2-乙基己基)酯铵盐(FSP)十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,合成了甲基丙烯酸甲酯丙烯酸正丁酯含氟丙烯酸酯(MMAn-BAFMA)共聚物乳液。研究发现,单体的饥饿态和表面活性剂SDSFSP[8]的使用很大程度上降低了水相的表面张力,为含氟单体的扩散和聚合提供了有利的环境。他们又在上述体系中加入L-a-卵磷脂(DLPC)作为分散剂,进一步降低表面张力,提高含氟单体向胶束中扩散的能力,因而更多的FMA被引入到MMAn-BA颗粒上。氟碳表面活性剂FS(如全氟辛酸铵)具有较高的表面活性,极大地降低了临
7、界胶束浓度(CMC),可显著提高乳化效率。而且FS与含氟单体具有很好的相容[9,10]性,其与FA的相互作用能够提高乳液聚合反应的稳定性,明显减少凝胶量。此外,其它方法,如高剪[6,11][12,13]切速率、高速搅拌均化、超声技术等也有利于含氟单体从水中扩散至乳胶粒,从而使乳液聚合过[14]程稳定进行。乳液聚合除了胶束成核机理外,还有液滴成核的细乳液聚合法,采用细乳液聚合法也可以较好地解决单体难溶问题。细乳液聚合方法的特点是,先将
