全氟烷基丙烯酸酯改性聚丙烯酸酯乳液的制备及性能表征

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1、论文题目：法压料技大学全氟烷基丙烯酸酯改性聚丙烯酸酯乳液的制备及性能表征学科门类：工学硕士一级学科：化学工程与技术培养单位：化学与化工学院硕士生：李海斌导师：李小瑞教授2014年5月CharacterizationandpreparationofPerfluoroalkylethylAcrylatePolymer-modifiedAThesisSubmittedtoShL纠axiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegr

2、eeofByHaibinLiSupervisor：Prof．Xi垦Q啦i堕May,2014全氟烷基丙烯酸酯改性聚丙烯酸酯乳液的制备及性能表征摘要丙烯酸树脂具有良好的粘附性，易成膜，耐老化，原料广泛，合成工艺简单等优势。但由于氟丙烯酸树脂本身为软单体的原因，使用过程中耐水耐污性能不够理想。氟原子半径小，电负性强，因此聚合物中氟原子上负电荷比较集中，电子云排布紧密，相邻氟原子互相排斥使含氟聚合物主链上连接的氟原子沿着锯齿状的碳一碳链呈螺旋状分布，聚合物的主链受到严密的屏蔽而免受外界因素的直接作用。含氟聚合物中的氟碳键的键长小，键能很大；

3、氟原子极化率低，因此含氟聚合物具有很多特殊的性能，!tfl：热稳定性、化学稳定性和耐候性、低的表面能、不粘性、耐化学腐蚀、阻水阻油性等。但含氟单体在水中的溶解度小，因此不易制配稳定的乳液。本论文以全氟烷基乙基丙烯酸酯(FM)为含氟单体，甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯(DM)阳离子单体，甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要原料，以过硫酸钾(KPS)为引发剂，以丙烯酸羟乙酯(Ⅷ!A)为交联剂，在十八烷基三甲基氯化铵(1831)和含氟乳化剂N，N．二甲基．N’．(2．三氟甲基．1．五氟乙基)(FS)的复合乳化作用下制备了以水作为分

4、散相的高性能阳离子全氟丙烯酸酯乳液(FPE)。分析并讨论了单体的用量、乳化剂配比用量、反应条件对FPE乳液稳定性及性能的影响，通过红外光谱(瓜)、热失重分析(TG)对聚合物的结构和热稳定性进行了表征，并用接触角、原子力显微镜(n2M)分析了乳液的防水性能，测定了经过FPE乳液整理剂处理过的棉布表面对水和液体石蜡的接触角。研究结果表明：复合乳化制备的FPE乳液稳定性良好，增加DM可以提高产品的稳定性；增加FM的含量可以提高乳液的的防水性能。最佳单体配比m(FM)：m(MMA)：m(BA)：m(FS)：m(1831)：m(mA)：m(D

5、M)22：2：5：0．002：0．003：0．5：2。最好的反应温度为85℃。当乳液固含量为20％，w(FM)=16％时，乳液的综合性能最佳。瓜分析表明FM单体成功的接枝到了聚合物上，生成了无规共聚物；AFM结果表明含氟聚合物膜表面呈现了明显的纳米尺度的沟槽和凹凸结构，即含氟乳液的表面光滑度下降，由于在纳米尺寸低凹的微表面可以吸附气体分子并使其稳定附着，从而在宏观物表面上形成了一层稳定的气膜，使水不能与表面直接接触，从而使憎水性能提高。从SEM照片可以看出，含氟乳液处理过的棉布与空白棉布相比表面明显光滑。TEM和Z粒度仪结果表明含氟

6、乳液呈现单一均匀分散。TG结果表明含氟乳液膜无氟乳液膜热稳定性能有了很好的改善。温差达到22℃。分析了FM含量和复合乳化剂含量对乳液性能的影响，随着含氟量的增加，乳液膜接触角会随之增大，但乳液不稳定；增加复合乳化剂的量乳液稳定性能增强，但防水性能随之剧减。当rKFM)=12％“FS)=O．016％“1831)=0．024％时，水和液体石蜡在经整理过的棉布表面的静态接触角分别达到1370和1160，水和液体石蜡处理过纸张表面的静态接触角分别达到1350和1070。本论文以全氟烷基乙基丙烯酸酯(FM)为含氟单体，苯乙烯(St)为阴离子单

7、体，甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要原料，以过硫酸钾(KPS)为引发剂，以丙烯酸羟乙酯(}玎三A)为交联剂，制各了以水作为分散相的高性能阴离子全氟丙烯酸酯乳液(FPEl关键词：全氟烷基复合乳化水性Ⅱperlluoroall碍!tePolymer-modifiedAcrylicresinhasgoodcharactersofadhesion，easytobefilm，anti-aging，andithasenoughmaterialresources．Thesynthesistechnologyofacerylicr

8、esiniseasytocarryout．Becaueseacrylicresinisasoftmonomer,thecharacterofwater—resistanceisnotverygood．Theatomicradiusof