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含氟丙烯酸酯共聚物,在保持丙烯酸酯类聚合物原有性能的基础上,还赋予聚合物优良的表面性能(耐水、耐油、耐沾污性)和优异的电学/光学性能(折射率低、介电常数低、绝缘性高),能改善聚合物本身的体相性质(高热稳定性和高化学惰性),在防污涂料、织物整理、聚合物加工、光纤、微电子等领域已经得到广泛的应用。
聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液具有优异的物理化学性能及环境友好性,广泛应用于涂料、胶粘剂和印刷等行业。聚氨酯-含氟丙烯酸酯乳液在其自身优异性能基础上还被赋予独特的耐水性、耐油性和耐玷污性。
微波代替常规加热方法进行反应有着加热速率快、转化率高、能耗低等优点。本文首先在微波辐射下,用细乳液聚合的方法,利用单体液滴成核机理,避免氟单体通过连续相向乳胶粒的迁移过程,合成了含氟丙烯酸酯(FA)-丙烯酸丁酯(BA)-甲基丙烯酸甲酯(MMA)的三元共聚细乳液。用激光光散射粒度仪(PCS)分析了聚合过程中乳胶粒的粒径变化;用透射电子显微镜(TEM)观察了乳胶粒的形貌;研究了聚合动力学;考察了细乳液的稳定性及乳胶膜的吸水率;用接触角法表征了共聚物乳胶膜的表面性能。结果表明,AIBN引发单体聚合的主要场所为单体液滴,单体液滴的粒径与乳胶粒的粒径基本一致;使用微波辐射能够加快反应速率,提高单体转化率,微波辐射条件下的表观活化能为45.7kJ/mol,常规加热条件下为76.3kJ/mol。且微波辐射下制得的细乳液离心稳定性更好;所制得含氟共聚物乳胶膜的吸水率及表面自由能与无氟共聚物相比均有显著地降低,当氟单体的质量分数为25%时,乳胶膜的吸水率降低到1.43%,表面自由能降低到14.85mJ/m2;氟单体的加入也提高了乳胶膜的热分解温度,改善了其耐热性能。
其次,以甲苯二异氰酸酯(TDI)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为原料,合成了丙烯酸酯聚氨酯预聚体(PUA)。采用细乳液聚合的方法,合成了聚氨酯-含氟丙烯酸酯共聚物细乳液。考察了氟单体用量、丙烯酸酯聚氨酯用量、乳化剂用量、超声时间及超声功率对乳胶粒粒径、乳液离心稳定性和乳胶膜表面性能的影响。得出最佳聚合条件为:氟单体用量为15wt%、PUA用量为2wt%、乳化剂用量为1wt%、超声时间为240s、超声功率为30%P。氟单体的加入明显改善了乳胶膜的疏水和疏油性能。