自交联反应性丙烯酸酯类微凝胶乳液及其涂膜的性能

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1、万方数据实验合成橡胶工业，2009—03—15，32(2)：109一113CHINASYNTHEl"1CRUBBERINDUSTRY自交联反应性丙烯酸酯类微凝胶乳液及其涂膜的性能张静，杜敏(中国海洋大学化学化工学院海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，山东青岛266100)摘要：采用半连续种子乳液聚合法。以三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)为交联剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和甲基丙烯酸(MAA)为功能单体，合成了具有球形结构的自交联反应性丙烯酸酯类微凝胶乳液。并对其结构、性能以及涂膜的性能进行了研究。结果表明，合成的产物是带有悬吊

2、双键及环氧基团的球形自交联反应性丙烯酸酯类微凝胶乳液，其粒径在40—50nm，呈假塑性；当TMPTMA的质量分数为3％一6％、MAA的质量分数为3．00％一5．oo％时，热处理后涂膜的耐水性和力学性能最佳。关键词：反应性微凝胶；丙烯酸酯；自交联；耐水性；力学性能；假塑性中图分类号：TQ316．33+4文献标识码：A文章编号11000—1255(2009)02—0109一05聚合物微凝胶是胶体尺寸为0．001—1¨m、且分子内交联的聚合物颗粒，如在其表面或内部引入反应活性基团，即为自交联反应性聚合物微凝胶⋯。由于其特殊的结构与尺寸，微凝胶具有优异的

3、加工性能和涂膜性能，因而广泛应用于建筑涂料等领域旧。-。如果反应性微凝胶中带有环氧基，则可通过各种反应开发出具有特殊功能的乳液M。1。如果采用粒子设计，将在高温或酸性条件下发生反应的官能团单体分别局限在乳胶粒的核和壳部分，这样就可防止其在聚合或贮存过程中发生反应，由此获得贮存稳定性较好的自交联反应性微凝胶乳液。本工作以三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)为交联剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和甲基丙烯酸(MAA)为功能单体，采用官能团定位技术合成了以微凝胶为核的自交联反应性丙烯酸酯类微凝胶乳液，并对其结构和性能以及涂膜的性能进行了研究。1

4、实验部分1．1主要原材料丙烯酸丁酯(BA)、MAA、苯乙烯(st)和GMA均为工业级，广州超云化学工业有限公司生产；TMPTMA，进口分装，美国Dew化学公司生产；十二烷基硫酸钠(SDS)、辛烷基酚聚氧乙烯醚(OP一10)和过硫酸钾(KPS)，均为化学纯，汕头市光华化学厂生产。1．2试样制备制备丙烯酸酯类微凝胶乳液的基本配方如表1所示。Table1BasicrecipeforpreparationofreactiveacrylatemicrogeislatexMassMaterialfraction／％st38MAA3．00BA“SDS／OP．1

5、03TMPTMA5KPSO．6GMAlOH，060Themassfractionofwaterisbased011totalamountofrawmaterlalsandotherrawmaterialsarebasedOntotalmorlomelB$．Thema88ratioofSDStoOP-lOis2／1．核乳液将St、BA、GMA和TMPTMA进行预乳化。先在装有温度计、搅拌器和冷凝器的四口收稿日期：2008—0I一14；修订日期：2008一12—22。作者简介：张静(1977一)，女，博士．讲师。已发表论文18篇。万方数据合成橡胶工业

6、第32卷瓶内加入去离子水、SDS、OP一10和NaHCO，，当四口瓶内温度升至80℃时，开始分别滴加预乳化的单体混合液和引发剂KPS的水溶液，使物料在1．5h滴加完毕。控制四口瓶内的反应温度在(80±2)℃，保温30min，即得到带有环氧基团的反应性丙烯酸酯类微凝胶核乳液。包壳反应在搅拌下，向盛有核乳液的四口瓶内分别滴加壳单体St、BA、MAA的预乳化液和引发剂KPS，控制滴加速率，使全部物料在2h左右滴加完毕。反应结束后，于80℃保温lh，将乳液冷却至室温后出料，即得到壳层带有羧基的自交联反应性丙烯酸酯类微凝胶乳液。1．3分析与测试傅里叶变换红

7、外光谱(阿R)分析采用美国Perkin—Elmer公司生产的Spectrum一2000型FTIR仪进行分析表征，KBr压片。透射电子显微镜(TEM)分析采用荷兰FEI公司生产的Tecnai12型TEM进行乳胶粒的微观形态观察。试样由共聚物乳液稀释到一定倍数、用磷钨酸染色后浸涂在铜网上制成。流变性能控制温度在25℃，用德国Haake公司生产的RV—I型流变仪(z38转子)进行测定。动态热力学分析(DMA)采用德国Netzsch公司生产的DMA242型分析仪进行。将乳液涂膜裁成30mmx8mm×2．5mm的试样，在液氮保护下进行DMA分析。温度为一1

8、00—100℃，升温速率为3℃／min，振荡频率为1Hz。聚合物的玻璃化转变温度(t)由损耗因子(tan艿)的峰温决定。耐水性将乳液在玻