全氟烷基丙烯酸酯改性聚丙烯酸酯乳液的制備及性能表征.pdf

1、丙烯酸樹脂具有良好的粘附性，易成膜，耐老化，原料廣泛，合成工藝簡單等優(yōu)勢。但由于氟丙烯酸樹脂本身為軟單體的原因，使用過程中耐水耐污性能不夠理想。氟原子半徑小，電負(fù)性強(qiáng)，因此聚合物中氟原子上負(fù)電荷比較集中，電子云排布緊密，相鄰氟原子互相排斥使含氟聚合物主鏈上連接的氟原子沿著鋸齒狀的碳—碳鏈呈螺旋狀分布，聚合物的主鏈?zhǔn)艿絿?yán)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鍵的鍵長小，鍵能很大;氟原子極化率低，因此含氟聚合物具有很多特殊的性

2、能，如:熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性、低的表面能、不粘性、耐化學(xué)腐蝕、阻水阻油性等。但含氟單體在水中的溶解度小，因此不易制配穩(wěn)定的乳液。
　　本論文以全氟烷基乙基丙烯酸酯(FM)為含氟單體，甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯(DM)陽離子單體，甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)為主要原料，以過硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑，以丙烯酸羥乙酯(HEA)為交聯(lián)劑，在十八烷基三甲基氯化銨(1831)和含氟乳化劑N，N-二甲基-N'-（2-三氟甲

3、基-1-五氟乙基）(FS)的復(fù)合乳化作用下制備了以水作為分散相的高性能陽離子全氟丙烯酸酯乳液(FPE)。分析并討論了單體的用量、乳化劑配比用量、反應(yīng)條件對FPE乳液穩(wěn)定性及性能的影響，通過紅外光譜（IR）、熱失重分析(TG)對聚合物的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征，并用接觸角、原子力顯微鏡(AFM)分析了乳液的防水性能，測定了經(jīng)過FPE乳液整理劑處理過的棉布表面對水和液體石蠟的接觸角。研究結(jié)果表明:復(fù)合乳化制備的FPE乳液穩(wěn)定性良好，增加DM

4、可以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性;增加FM的含量可以提高乳液的的防水性能。最佳單體配比m(FM)∶m(MMA)∶m(BA)∶m(FS)∶m(1831)∶m(HEA)∶m(DM)=2∶2∶5∶0.002∶0.003∶0.5∶2。最好的反應(yīng)溫度為85℃。當(dāng)乳液固含量為20％，w(FM)=16％時，乳液的綜合性能最佳。IR分析表明FM單體成功的接枝到了聚合物上，生成了無規(guī)共聚物;AFM結(jié)果表明含氟聚合物膜表面呈現(xiàn)了明顯的納米尺度的溝槽和凹凸結(jié)構(gòu)，即含氟乳

5、液的表面光滑度下降，由于在納米尺寸低凹的微表面可以吸附氣體分子并使其穩(wěn)定附著，從而在宏觀物表面上形成了一層穩(wěn)定的氣膜，使水不能與表面直接接觸，從而使憎水性能提高。從SEM照片可以看出，含氟乳液處理過的棉布與空白棉布相比表面明顯光滑。TEM和Z粒度儀結(jié)果表明含氟乳液呈現(xiàn)單一均勻分散。TG結(jié)果表明含氟乳液膜無氟乳液膜熱穩(wěn)定性能有了很好的改善。溫差達(dá)到22℃。分析了FM含量和復(fù)合乳化劑含量對乳液性能的影響，隨著含氟量的增加，乳液膜接觸角會隨之

6、增大，但乳液不穩(wěn)定;增加復(fù)合乳化劑的量乳液穩(wěn)定性能增強(qiáng)，但防水性能隨之劇減。當(dāng)w(FM)=12％w(FS)=0.016％w(1831)=0.024％時，水和液體石蠟在經(jīng)整理過的棉布表面的靜態(tài)接觸角分別達(dá)到137°和116°，水和液體石蠟處理過紙張表面的靜態(tài)接觸角分別達(dá)到135°和107°。本論文以全氟烷基乙基丙烯酸酯(FM)為含氟單體，苯乙烯(St)為陰離子單體，甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)為主要原料，以過硫酸鉀(KPS