丙烯酸酯梯度共聚乳液的结构表征和性能研究

论文摘要

梯度共聚物是一种结构、性能独特的新型共聚物,由A和B两种单体聚合而成,其单体组成随着分子量的增加沿主链从A单体单元占主导地位逐渐变化到B单体单元占主导地位。梯度共聚物与无规,嵌段共聚物在结构上的差异直接决定了其独特的性质,如物理性能,机械性能和热性能等。梯度共聚物材料目前主要作为高分子增容剂,抗震,隔音阻尼材料,涂料胶粘剂的分散剂和化妆品的添加剂等。本文首先探讨了乳液聚合工艺对乳液及涂膜表观性能、涂膜的热性能、吸水率和拉伸强度等方面的影响。实验结果表明梯度结构乳胶膜的表面平整、光泽度高且显示一个较宽的玻璃化转变区,吸水率较核壳结构乳胶膜小,拉伸强度有非常明显的提高,梯度结构乳液聚合物性能优于核壳结构乳液聚合物。通过1H-NMR、GPC、DSC、AFM及纳米粒度仪等对分子间梯度共聚物结构和性能进分析表征。1H-NMR研究结果表明在以BA为核、MMA为壳的梯度乳液聚合反应中,随MMA和BA的逐渐加入,MMA的摩尔分数逐渐增大到46.2%,BA逐渐减少到53.8%,均接近于MMA,BA的原始投料量（分别为48.72%和51.28%）,表明共聚链的组成以MMA链增长为主;粒径分析表明整个反应过程按设计的梯度聚合模式进行反应;GPC分析表明分子链随转化率的增大而增长;DSC分析表明梯度共聚物只有一个单一的玻璃化转变宽峰;AFM分析进一步表明梯度共聚物不存在明显的微相分离现象,形成了梯度结构。从乳液粒径,机械稳定性,涂膜的热性能和微相分离等方面研究表面活性单体对丙烯酸酯梯度共聚物性能的影响。实验结果表明引入COPS-1后Tg升高且转变趋势更缓慢,微相分离较未引入COPS-1时得到明显改善。当COPS-1用量为70%时,乳液和涂膜的性能最佳。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 梯度共聚物
• 1.2.1 梯度共聚物特点
• 1.2.2 梯度共聚物的制备
• 1.2.3 梯度共聚物的表征
• 1.3 丙烯酸酯类乳液研究进展
• 1.3.1 聚合工艺改性
• 1.3.2 化学改性
• 1.4 本课题研究背景、研究意义和研究内容
• 1.4.1 本课题的研究背景和研究意义
• 1.4.2 本课题的研究目的
• 1.4.3 本课题的研究内容
• 1.4.4 本课题的创新之处
• 第二章 丙烯酸酯梯度共聚乳液的制备
• 2.1 引言
• 2.2 聚合设计
• 2.2.1 单体加料方式的设计
• 2.2.2 聚合物粒子形态设计
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 实验原料
• 2.3.2 实验仪器及设备
• 2.3.3 乳液配方及聚合工艺
• 2.3.4 测试与表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 聚合工艺对丙烯酸酯乳液及涂膜表观性能的影响
• 2.4.2 聚合工艺对丙烯酸酯涂膜微观形态的影响
• 2.4.3 聚合工艺对丙烯酸酯涂膜热性能的影响
• 2.4.4 聚合工艺对丙烯酸酯涂膜吸水率与拉伸强度的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 丙烯酸酯梯度共聚物结构表征与分析
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 梯度共聚物的制备
• 3.2.2 性能测试及表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 1H-NMR 表征
• 3.3.2 GPC 分析
• 3.3.3 粒径分析
• 3.3.4 DSC 表征
• 3.3.5 AFM 表征
• 3.4 本章小结
• 第四章 表面活性单体对丙烯酸酯梯度共聚物性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料与配方
• 4.2.2 梯度乳液的制备
• 4.2.3 性能测试及表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 表面活性单体对乳液聚合过程的影响
• 4.3.2 表面活性单体对乳液性能的影响
• 4.3.3 表面活性单体对涂膜性能的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 建议与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件