有机硅丙烯酸酯共聚乳液的合成与性能研究

论文摘要

本文对乳液聚合的理论研究进展和有机硅改性丙烯酸酯乳液的国内外研究进展进行了评述,确定了采用高剪切单体预乳化法合成稳定的有机硅丙烯酸酯共聚弹性乳液,并将所得的产物进行结构与性能的测试和表征。本文研究的硅丙乳液是以乙烯基硅氧烷单体、八甲基环四硅氧烷（D4）和丙烯酸酯类为主要原料,通过乳液共聚反应在丙烯酸酯聚合物主链上引入硅氧烷侧基,该基团水解后与八甲基环四硅氧烷缩合,引入聚硅氧烷接枝链。分别考察了乳化体系、引发剂、温度、交联剂、丙烯酸酯软硬单体配比和有机硅单体用量在制备有机硅改性丙烯酸酯共聚物中对聚合过程稳定性的影响,确定出基本的聚合工艺和生产配方,并对所制备的有机硅改性丙烯酸酯乳液的组成、粒子形态、粒径大小及分布等进行了表征。重点研究了有机硅单体用量对弹性膜性能的影响,通过对其透明性、力学回弹性、吸水率、热稳定性以及红外光谱的测试,结果表明:随着有机硅用量的增加,硅丙乳胶膜的综合性能得到提高,当有机硅单体总量为单体的20%左右,聚合过程稳定,涂膜性能良好。另外,本课题通过加入反应性乳化剂2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）来制备硅丙弹性乳液,探讨了AMPS的用量对乳胶膜力学性能和乳液稳定性的影响。研究结果表明:加入作为可聚合乳化剂的AMPS减少了常规乳化剂的用量,AMPS分子以共价键方式结合在乳胶粒表面上,能在很大程度上提高乳液的稳定性;同时,所制备的乳胶膜具有优越的拉伸性和回弹速率。当体系中AMPS的用量为4%时,得到最佳的应用效果。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 引言
• 1.1 乳液聚合
• 1.2 乳液聚合的机理
• 1.2.1 定性描述
• 1.2.2 乳液聚合动力学
• 1.3 乳液聚合的发展
• 1.3.1 核/壳乳液聚合
• 1.3.2 互穿聚合网络
• 1.3.3 无皂乳液聚合
• 1.3.4 微乳液聚合
• 1.3.5 有机/无机复合乳液聚合
• 1.4 有机硅及其应用
• 1.4.1 硅烷偶联剂的结构特征及应用
• 1.4.2 聚硅氧烷的结构
• 1.4.3 有机硅改性丙烯酸酯乳液的研究进展
• 1.5 课题研究背景、意义，实验设计方案及创新之处
• 1.5.1 研究背景和意义
• 1.5.2 实验设计方案
• 1.5.3 创新之处
• 第2章 有机硅丙烯酸酯乳液的合成及性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料与仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 测试和表征方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应温度的影响
• 2.3.2 高剪切时间的影响
• 2.3.3 乳化剂的影响
• 2.3.4 引发剂的影响
• 2.3.5 丙烯酸酯软、硬单体比例的影响
• 2.3.6 交联剂的影响
• 2.3.7 有机硅单体的影响
• 第3章 有机硅丙烯酸酯弹性膜的结构及性能研究
• 3.1 仪器
• 3.2 测试方法
• 3.3 稳定乳液的性能指标
• 3.4 透射电镜TEM 的表征
• 3.5 乳液的粒度分析
• 3.6 有机硅单体用量对弹性膜凝胶量和接枝率的影响
• 3.7 TGA 测定乳胶膜的耐老化性能
• 3.8 乳胶膜的红外分析
• 3.9 有机硅用量对膜回弹率的影响
• 3.10 拉伸曲线
• 3.11 乳液的流变性
• 第4章 结论
• 参考文献
• 在读期间发表的论文
• 致谢
• 详细摘要