可聚合乳化剂合成含氟聚丙烯酸酯无皂乳液.docx

第 37卷 第9期华南理工大学学报(自然科学版)Journal of Sou th C hina U n ive rsity ofTechnologyV o l. 37 N o.92009年9月(N atu ra l ScienceEdition)Sep tem ber 2009文章编号:(2009)0920133206可聚合乳化剂合成含氟聚丙烯酸酯无皂乳液3肖新颜王叶万彩霞(华南理工大学 化学与化工学院 , 广东 广州510640)摘要:以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)等 为主要单体,烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(DNS286)为可聚合乳化剂,采用预乳化种子乳液聚合法合成了具有核壳结构的含氟聚丙烯酸酯无皂乳液.考察了DNS286和HFMA用量对乳液耐电解质稳定性及涂膜耐水性的影响,利用傅立叶红外光谱、透射电镜、差示扫描量热法、接触角及热重分析等方法对乳液及其涂膜进行了表征.结果表明:当DNS286和HFMA用量分别为212%和8%(质量分数)时,与常规复合乳化剂(OP210/SDS)相比,采用可聚合乳化剂DNS286制备的乳液的耐电解质稳定性提高,涂膜的耐水性 增强;HFMA有效地参与了乳液共聚;乳胶粒子具有明显的核壳结构,核层和壳层共聚物的玻璃化温度分别为261111K和300148 K;HFMA 用量为8%时,涂膜%空气界面的水接触角达9411°,乳液涂膜的分解温度较纯丙乳液提高48K,涂膜的疏水性和耐热性显著提高.关键词:可聚合乳化剂;乳液聚合;含氟聚丙烯酸酯;核壳结构;无皂乳液 中图分类号 : TQ 316. 33 +4文献标识码 :A通过“粒子设计”可合成具有核壳结构的聚合Coche等t[ 7]通过缩短自由基寿命的方法解决了马来物乳液,其中,乳化剂的结构、类型、用量以及是否参与聚合等对乳液稳定性及涂膜性能影响较大[122].常规乳化剂通常是以物理吸附的方式附着在聚合物 粒子表面,存在一些弊端,比如:乳液受到高剪切力、 高低温影响时乳化剂层容易破坏,导致凝胶,稳定性 差;成膜过程中残留的乳化剂分子会阻碍乳胶粒子 聚集,降低成膜速率[ 325].而可聚合乳化剂通过分子中的碳碳双键参与共聚反应,可永久地键合到聚合物分子上,既对基体起表面活性作用,又成为基体的 一部分,可解决常规乳化剂在聚合物中残留的问题, 改善乳液的稳定性.Abele等[6]在苯丙乳液聚合过程中使用了两性马来酸酯类反应型乳化剂,发现可以在较宽的 pH 范围内和较大离子浓度时保持乳液的稳定性.酸酯可聚合乳化剂用于氯丁二烯乳液聚合中过早出 现凝胶的问题.朱明月等[8]合成了一种同时具有阴离子和非离子结构特点的马来酸酯类可聚合乳化剂,应用于四元乳液共聚体系中能明显提高乳胶膜的耐水性.Chen等[9]通过半连续滴加法制备了核壳型含氟聚丙烯酸酯无皂乳液,乳胶膜的吸水率较低, 对水的接触角达11012°.Zhang等[10]采用可聚合乳化剂12丙烯基222羟基烷磺酸钠(COPS2I)和阴离子乳化剂聚氧乙烯242酚基醚硫酸铵(CO436)的复合 乳化剂,制备了具稳定核壳结构的含氟聚丙烯酸酯无皂乳液,乳胶膜对水的接触角为10315°.含氟聚合物特殊的化学结构决定了其具有高的热稳定性、优异的耐化学腐蚀性及机械性能、耐老化性、憎水性 及低表面张力等特性,氟丙无皂乳液的合成已成为收稿日期 :20082072283基金项目: 国家自然科学基金资助项目20846003作者简介:肖新颜(19642),男,博士,副教授,主要从事环境友好树脂、乳液的合成及功能涂层材料制备研究.E2mail:cexyxiao@scut. edu. cn134华南理工大学学报(自然科学版)第37卷乳液聚合及环境友好涂料的研究热点[11212 ].本研究采用可聚合乳化剂———烯丙氧基壬基酚 聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS286),在壳相中掺入含氟单体甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA),通过预乳化种子乳液聚合法合成了含氟聚丙烯酸酯无皂乳液(以下简称氟丙无皂乳液),并对乳液的聚合稳定 性、耐电解质稳定性以及涂膜的表面特性和耐热性 进行了研究.1实验部分1. 1 原料甲基丙烯酸甲酯(MMA),分析纯(AR),由天津市元立化工有限公司生产;丙烯酸丁酯(BA)、α2甲 基丙烯酸(MAA),AR,由天津市瑞金特化学品有限 公司生产;HFMA,化学纯(CP),由哈尔滨雪佳氟硅 化学有限公司生产;辛基酚聚氧乙烯基醚(OP210),CP,由广州化学试剂厂生产;十二烷基硫酸钠(SDS),CP,由天津市华真特种化学试剂厂生产;烯 丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS286),工业级,购自广州双