氟代丙烯酸酯-丙烯酸酯（細(xì)）乳液共聚合.pdf

1、側(cè)鏈為氟碳鏈取代的丙烯酸酯共聚物不僅保持了普通丙烯酸酯聚合物的原有特征，還具備表面性能、化學(xué)性能與光電性能等，在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有大量的應(yīng)用。在合成氟代丙烯酸酯類共聚物中，通常采用環(huán)保安全的乳液聚合方式，但是由于氟代丙烯酸酯類單體在水中的溶解度很小，很難由單體液滴向膠束轉(zhuǎn)移，造成共聚組成控制困難。所以氟代丙烯酸酯類常規(guī)乳液聚合中添加丙酮以增加其溶解度，但是丙酮的加入會(huì)導(dǎo)致少量乳膠粒子的破乳，且不環(huán)保。細(xì)乳液聚合方法是由單體液滴直接成

2、核，無(wú)需單體的遷移，恰好解決了含氟單體在水相中溶解度低、難遷移的問(wèn)題。 本文采用甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)為共聚單體，以細(xì)乳液聚合方式合成氟代丙烯酸酯/丙烯酸酯共聚物。在聚合體系中，DFMA作為反應(yīng)單體的同時(shí)，又可以起到與助穩(wěn)定劑相似的作用，維持單體液滴的單峰分布。由于在初期生成的聚合物中DFMA含量較高，反應(yīng)初期形成少量的低聚物可以起到助穩(wěn)定劑作用。分別采用油溶性引發(fā)劑(AI

3、BN)和水溶性引發(fā)劑(KPS)引發(fā)聚合，用LS-230 Coulter粒徑分析儀跟蹤聚合過(guò)程中乳液的粒徑，粒徑由初始時(shí)刻的400nm左右減少到80nm左右。加入相同含量交聯(lián)劑降低鏈活動(dòng)性，考察其對(duì)不同引發(fā)劑生成乳膠粒子粒徑分布的影響。提出了聚合過(guò)程中原位形成助穩(wěn)定劑的氟代丙烯酸酯/丙烯酸酯細(xì)乳液聚合過(guò)程的機(jī)理。 在不同引發(fā)體系、含氟單體用量相同的情況下，由于引發(fā)聚合反應(yīng)的場(chǎng)所不同，導(dǎo)致最終生成乳膠粒子在粒子分散過(guò)程中外表面分子鏈

4、結(jié)構(gòu)不同，AIBN引發(fā)生成的聚合物有較高的拒水性。 通過(guò)測(cè)定單體轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化，研究了原位生成助穩(wěn)定劑細(xì)乳液聚合宏觀動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)原位生成助穩(wěn)定劑的細(xì)乳液聚合與經(jīng)典細(xì)乳液聚合不同之處在于：在原位生成助穩(wěn)定劑的細(xì)乳液聚合過(guò)程中，不存在由凝膠效應(yīng)而產(chǎn)生的Ⅳ階段。研究了反應(yīng)溫度、引發(fā)劑和乳化劑濃度等因素對(duì)聚合動(dòng)力學(xué)的影響，擬合得到Ⅰ階段末期反應(yīng)速率的宏觀動(dòng)力學(xué)級(jí)數(shù)。 利用凝膠滲透色譜測(cè)定了原位生成助穩(wěn)定劑細(xì)乳液聚合過(guò)程中分子

5、量的變化，根據(jù)數(shù)均分子量的定義結(jié)合單體轉(zhuǎn)化率，分析了聚合過(guò)程中分子數(shù)目的變化?？疾炝朔磻?yīng)溫度、引發(fā)劑和乳化劑濃度對(duì)聚合物分子量的影響。通過(guò)差示掃描量熱儀研究了不同單體比例的聚合物的玻璃化溫度，增加BA用量可以降低聚合物的玻璃化溫度。改變?nèi)榛瘎?、引發(fā)劑種類及其用量，考察了一系列條件對(duì)細(xì)乳液聚合穩(wěn)定性、產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率及粒子結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，不同種類的引發(fā)劑和乳化劑制得的乳膠粒子結(jié)構(gòu)有很大不同。細(xì)乳液聚合法可制得尺寸分布均勻、具有核．殼結(jié)構(gòu)的