有机氟改性丙烯酸酯共聚物表面施胶剂的合成及其性能的研究

论文摘要

随着造纸工业和印刷技术的高速发展,表面施胶的作用日益突出,表面施胶剂的研制也成为研究热点。本文主要研究了采用自制阳离子高分子乳化剂,以苯乙烯、丙烯酸丁酯和含氟单体为原料进行乳液聚合,合成含氟丙烯酸酯表面施胶剂,确定最佳合成工艺条件,并进行放大生产,还对合成产品进行表征。研究结果如下:1、优化BS-80型表面施胶剂的合成工艺,并在此工艺条件下,引入功能单体丙烯酸六氟丁酯,在自制高分子表面活性剂的作用下进行乳液聚合,通过延时加料的方式加入氟单体,得到具有高防水性的核壳型氟化表面施胶剂。其最佳条件为:m（BA）:m（St）=1:1,FA为丙烯酸六氟丁酯,w（FA）=5%（总单体量）,w（乳化剂）=45%（总单体量）,w（引发剂）=6%（总单体量）,反应温度为70℃,总反应时间9h。并对有氟单体参与下的阳离子乳液聚合反应动力学进行研究,得到60、65、70、75、80℃下聚合速率,反应体系表观活化能为Ea=52.05kJ·mol-1。2、按优化合成条件进行放大生产,制备核壳型含氟丙烯酸酯表面施胶剂中试产品,并将中试产品在瓦楞纸厂和书写印刷纸厂进行应用实验,取得良好的效果,可以与进口产品相媲美。3、利用SEM、TEM、粒度分析仪、接触角测定仪、DSC、IR、XPS等现代仪器,系统地分析施胶纸张及聚合物胶乳的各种性质,为含氟表面施胶剂更好的应用提供依据。并且通过对聚合物胶乳表面进行XPS分析,证明含氟共聚物中氟链段具有较强的趋表现象。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 前言
• 1.1 表面施胶的意义
• 1.2 有机氟表面施胶剂
• 1.2.1 有机氟表面施胶剂的分类
• 1.2.2 有机氟表面施胶剂的研究现状
• 1.3 乳液聚合的最新进展
• 1.3.1 乳液聚合定义
• 1.3.2 乳液聚合的特点
• 1.4 氟化丙烯酸酯共聚物乳液结构及其表面性能的表征
• 1.4.1 电子显微镜分析
• 1.4.2 接触角分析
• 1.4.3 热分析
• 1.4.4 光谱分析
• 1.4.5 原子力显微镜（AFM）分析
• 1.4.6 XPS表面分析
• 1.5 本课题研究的意义
• 第二章 BS-80表面施胶剂合成工艺的优化
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 仪器及设备
• 2.2.3 合成方法
• 2.2.4 分析检测方法
• 2.2.5 表面施胶液的制备及应用
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 最佳反应温度的确定
• 2.3.2 最佳单体配比的确定
• 2.3.3 替换硬单体对产物性能的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 氟化丙烯酸酯表面施胶剂的合成及其动力学研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 仪器及设备
• 3.2.3 合成方法
• 3.2.4 分析检测方法
• 3.2.5 表面施胶液的制备及应用
• 3.2.6 动力学表征方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 氟单体加料方式的选取
• 3.3.2 氟单体的选择
• 3.3.3 氟单体用量的确定
• 3.3.4 最佳温度的确定
• 3.3.5 引发剂用量的确定
• 3.3.6 乳化剂用量的确定
• 3.3.7 反应时间的确定
• 3.3.8 含氟丙烯酸酯表面施胶剂的聚合反应动力学研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 氟化丙烯酸酯表面施胶剂的中试合成及工厂应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 主要设备及性能
• 4.2.3 生产操作工艺
• 4.2.4 分析检测方法
• 4.2.5 表面施胶液的制备及应用
• 4.2.6 表面施胶液的纸厂应用
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 中试产品与小试产品实验室应用结果比较
• 4.3.2 中试产品纸厂应用
• 4.4 本章小结
• 第五章 氟化丙烯酸酯表面施胶剂的表征
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 扫描电镜（SEM）
• 5.1.2 透射电子显微镜（TEM）
• 5.1.3 粒度分析
• 5.1.4 接触角分析
• 5.1.5 差热分析（DSC）
• 5.1.6 红外光谱（IR）
• 5.1.7 XPS表面分析
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 表面施胶纸样纤维形态观察
• 5.2.2 透射电镜观察乳液颗粒
• 5.2.3 乳液粒度分析
• 5.2.4 纸张接触角分析
• 5.2.5 产物DSC分析
• 5.2.6 红外光谱分析
• 5.2.7 乳胶膜的XPS分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文