【摘 要】
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基于可再生生物质资源开发可持续材料受到广泛关注。植物油是最丰富的可再生资源之一,因来源来丰富、价格低廉及可生物降解性等优势,已成为化工行业有望替代石化产品的绿色环保原料之一。然而,植物油分子的疏水本质与分子链中不饱和双键的存在,致使其难以采用经典乳液聚合获得高转化率、稳定性良好的水性高分子材料,阻碍了其实际应用。本文以木本油脂-乌桕梓油为原料,针对植物油单体转化效率低及乳液稳定性差的问题,提出了利
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基于可再生生物质资源开发可持续材料受到广泛关注。植物油是最丰富的可再生资源之一,因来源来丰富、价格低廉及可生物降解性等优势,已成为化工行业有望替代石化产品的绿色环保原料之一。然而,植物油分子的疏水本质与分子链中不饱和双键的存在,致使其难以采用经典乳液聚合获得高转化率、稳定性良好的水性高分子材料,阻碍了其实际应用。本文以木本油脂-乌桕梓油为原料,针对植物油单体转化效率低及乳液稳定性差的问题,提出了利用环氧化构建侧链型植物油高分子体系的策略,采用“氨解—环氧化”高效合成了植物油基环氧单体,借助环氧化改性不饱和双键解决转化率低的问题,并引入细乳液聚合体系改善植物油乳胶的稳定性,从而实现了植物油单体在细乳液聚合体系中的完全转化,制备出绿色高效植物油环氧乳胶。该乳胶具备较强的黏附性能,可作为胶黏剂直接用于涂附粘接,也可借助固化剂后构建全生物基水性环氧树脂体系。利用乌桕梓油甲基丙烯酸环氧单体（ESSMA）与醋酸乙烯酯（VAc）进行细乳液共聚,制备的共聚乳胶提升了PVAc乳胶的各项性能。本文具体研究工作如下所示:（1）以乌桕梓油为原料,通过氨解、酯化、环氧化反应合成了乌桕梓油甲基丙烯酸酯环氧单体（ESSMA）,通过细乳液聚合制备乌桕梓油环氧乳胶（PESSMA）。核磁实时监测证明了ESSMA单体在乳液聚合体系中的转化率可达100%。透射电镜和动态光散射实验结果显示PESSMA乳胶具有均匀的粒径分布和良好的形貌。将PESSMA乳胶直接涂覆在基材上进行胶接实验,剪切测试结果表明该乳胶在不同基材上拥有稳定且可重复粘接的胶接性能。对加入固化剂固化后的生物基环氧树脂进行热力学性能、应力松弛、机械性能和可再加工分析表明,动态β-羟基酯交联网络的存在使其拥有优异的可加工回收特性,有望成为新型可再生的生物基高分子涂层。（2）在实现植物油基环氧乳胶制备的基础上,进一步利用ESSMA单体,通过共聚实验改性传统的醋酸乙烯酯（VAc）乳胶。本文以VAc和ESSMA为共聚单体,制备一系列具有良好粘接性能的（PESSMA-co-PVAc）共聚乳胶。核磁氢谱验证了单体的100%转化。植物油单体的引入可以提升乳液的疏水性和稳定性（室温下180天未见明显沉降）。研究ESSMA单体对聚合物动态热力学性能、胶接性能、流变特性的影响,结果表明植物油单体改善了共聚物体系的热稳定性、粘接性能,拓宽了VAc乳胶的应用范围。与传统聚醋酸乙烯酯乳胶相比,该共聚物具有较低的吸水率,且可以实现回收再加工利用。综上所述,开发的这种植物油基侧链型环氧单体具有较好的单体共聚普适性,可以用于制备共聚乳胶,为高效制备生物基乳胶提供了新方法。
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