有机硅氟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和有机硅氟丙烯酸酯乳液的合成与性能进行了评述,确定了采用高剪切单体预乳化法合成稳定的有机硅氟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。本文合成制备的有机硅氟丙乳液是以乙烯基三乙氧基硅氧烷单体（VTS）、八甲基环四硅氧烷（D4）、1,3,5-三甲基-1,3,5-三（3,3,3-三氟丙基）环三硅氧烷（D3F）,甲基丙烯酸甲酯（MMA）,丙烯酸丁酯（BA）为主要原料,通过乳液共聚反应使丙烯酸酯单体与有机硅氟单体共聚,引入硅氟基团。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D3F单体用量在制备硅氟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氟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D3F单体用量对弹性膜性能的影响,并对其进行红外光谱,透射电镜,扫描电镜,粒径分布的测试。另外,本课题为了改善传统乳化剂乳化效果的不足,通过加入水性乙氧基类非离子型氟碳表面活性剂（Zonyl?FS-300）与传统乳化剂混合来制备硅氟丙弹性乳液,探讨了FS-300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:通过加入非离子含氟表面活性剂FS-300减少了常规乳化剂的用量,它能与任何离子型的其它表面活性剂相容,并不受溶液中多价阳离子的影响,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FS-300的用量为1.5%时,得到最佳的应用效果。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 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 有机硅氟及其应用
• 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 有机硅氟丙烯酸酯乳液合成的研究进展
• 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
• 第二章 有机硅氟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 乳化剂与含氟表面活性剂的影响
• 2.3.3.1 常规乳化剂用量的影响
• 2.3.3.2 含氟表面活性剂的影响
• 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 硅氟单体的影响
• 2.3.6.1 有机硅氟单体用量对聚合反应稳定性的影响
• 2.3.6.2 硅氟单体用量对乳胶粒径分布的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 有机硅氟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 乳胶膜的红外测试
• 3.5 乳液的粒度分析
• 3.6 扫描电镜SEM 的表征
• 3.7 透射电镜TEM 的表征
• 3.8 有机硅氟丙烯酸酯乳液的应用研究
• 3.9 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢