硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的制备、表征及其压敏特性研究

论文摘要

聚丙烯酸酯类压敏胶由于具有成本低、污染小、合成条件容易控制、良好耐侯性以及对其他材料都有良好的粘接性等优点,因而被广泛应用于压敏胶粘剂中。但此类胶粘剂自问世以来也存在着综合粘接性能不太理想、耐水性和涂布干燥速度慢等缺点,可通过在聚丙烯酸酯乳液压敏胶中引入无机纳米粒子来改善聚丙烯酸酯乳液压敏胶性能。为使无机纳米粒子能够均匀分散在聚丙烯酸酯基体中,原位乳液聚合前,通常要用表面处理剂对纳米粒子进行有机化,以形成聚合物包覆纳米粒子的、具有核-壳结构的复合乳胶粒子,这不仅增加了工艺的复杂性,而且表面处理剂的选择不当还会影响乳液聚合的稳定性,单体的有效利用率降低。然而,采用硅溶胶并不需加进行表面处理就可以合成出具有核-壳结构的复合乳胶粒子。本研究以纳米二氧化硅水溶胶（硅溶胶）、丙烯酸酯类单体为原料,配以适当的乳化剂、引发剂、链转移剂及丙烯酸单体,采用预乳化、半连续滴加的乳液聚合法制备了硅溶胶/聚丙烯酸酯复合结构乳液。系统研究了硅溶胶粒径大小、含量、壳层丙烯酸酯单体用量以及壳层单体组成对硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的结构及压敏性能的影响。借助激光粒度分析仪、透射电子显微镜对其乳胶粒子的大小及其分布、形态结构进行了表征;利用动态热机械分析考察了压敏胶乳聚合物的玻璃化转变温度及模量变化特征;同时表征了聚合物的凝胶含量,并计算聚合物的缠结分子量。结果表明,随着聚合物壳层MMA单体含量的增多,聚合物的凝胶含量减少,缠结分子量影响着聚合物的剥离强度。重点考察了聚合乳液的压敏性能,研究表明当引入较少量的硅溶胶就能提高压敏胶的粘接性能。随着壳层单体用量的增多,初粘力和剥离强度增大,但持粘力先减小再增大。随着壳层MMA单体含量的增多,初粘力减少,剥离强度先增大后减少,持粘力大幅度地提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 无机/聚合物核壳结构材料
• 1.1.1 核壳无机/聚合物纳米复合材料的形成机理
• 1.1.2 无机/聚合物核壳材料的制备
• 1.2 纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯核壳结构复合乳液
• 1.2.1 纳米二氧化硅
• 1.2.2 纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯核壳结构复合乳液
• 1.3 纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯核壳结构复合乳液在压敏胶中的应用
• 1.3.1 聚丙烯酸酯核壳结构复合乳液压敏胶
• 1.3.2 粘接的基本原理
• 1.3.3 纳米二氧化硅改性聚丙烯酸酯核壳结构复合乳液在压敏胶中研究进展
• 1.4 本论文提出的背景和主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的制备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验步骤
• 2.2 压敏胶粘剂的制备
• 2.2.1 乳液pH 值的调节
• 2.2.2 压敏胶带的制备
• 2.3 性能表征
• 2.3.1 乳液性能测试
• 2.3.2 压敏胶粘接性能测试
• 第三章 硅溶胶粒径大小对复合乳液制备及性能的影响
• 3.1 前言
• 3.1.1 引发剂选择
• 3.1.2 乳化剂选择
• 3.1.3 官能单体选择
• 3.1.4 链转移剂选择
• 3.1.5 硅溶胶形态与性能
• 3.1.6 乳胶粒子理论粒径预测
• 3.2 硅溶胶粒径大小对复合乳液结构及性能的影响
• 3.2.1 硅溶胶粒径大小对聚合反应过程的影响
• 3.2.2 不同硅溶胶粒径下聚合物动态粘弹性能
• 3.2.3 硅溶胶粒径大小对聚合物压敏粘性能的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 硅溶胶含量对复合乳液制备及压敏性能的影响
• 4.1 硅溶胶含量对复合乳液制备及结构的影响
• 4.1.1 硅溶胶含量对聚合反应过程的影响
• 4.1.2 动态粘弹性能
• 4.2 硅溶胶含量对复合乳液压敏性能的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 壳层单体用量对复合乳液制备及性能的影响
• 5.1 壳层单体用量对聚合反应过程的影响
• 5.2 复合乳液胶粘剂动态粘弹特性
• 5.3 壳层单体用量对胶粘剂压敏性能的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 壳层 MMA 含量对复合乳液制备及性能的影响
• 6.1 壳层MMA 含量对复合乳液制备的影响
• 6.1.1 壳层MMA 含量对聚合反应过程的影响
• 6.1.2 压敏胶动态粘弹性能及缠结分子量
• 6.2 壳层MMA 含量对复合乳液胶粘剂压敏性能的影响
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果