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随着国家对环境和能源的日趋重视,具有污染小造价低优点的高分子乳液的研究越来越具有重大的理论和应用价值。其中,乳液聚合工艺因为其独有的特点成为合成乳液的常用方法,但常规使用的小分子乳化剂在一定程度上限制着乳液聚合以及聚合物乳液的应用。本文重点合成适宜的聚丙烯酸高分子乳化剂用于丙烯酸丁酯-苯乙烯-环氧树脂的乳液聚合反应,得到的产品兼具丙烯酸酯类树脂和环氧树脂的优点。 合成聚丙烯酸作为乳化剂可将预聚单体丙烯酸丁酯、苯乙烯和环氧很好地预乳化,从而在乳液聚合的过程中单体实现聚合形成大分子链,预先引入的环氧分子链和聚合物分子链缠绕存在乳胶粒内部,得到稳定的乳液。环氧树脂有环氧基团和羟基,聚丙烯酸高分子乳化剂含有大量的羧基,涂膜在高温下,羧基环氧基间的加成反应和羧基羟基间共缩聚反应使得交联实现。 本文通过溶液聚合工艺,改变提供亲油、亲水基团的单体配比合成高分子乳化剂,考察合成的高分子乳化剂对用于乳液聚合单体丙烯酸丁酯和苯乙烯的乳化效果,找到了合适的乳化剂配方。将各种可能的影响因素加以考虑,作了11因素2位级正交试验,分析了各因素对乳液聚合反应的影响情况,得到了各因素对单体转化率影响程度次序,其中影响单体转化率的三个显著性因素为:引发剂的用量,乳化剂的分子结构,用于中和的胺的用量。 通过优化条件,在保证单体达到较高转化率的基础上,考虑实际需要,将影响成膜性能的相关因子引发剂量(影响反应进行程度)、乳化剂用量(影响乳液稳定性)和环氧用量(高温固化时作为交联剂)作为变量安排了带交互作用影响的二次回归正交实验设计实验。用数学统计软件SPSS对结果进行分析,找到了乳液性能和因素间的定量关联式,并用三维面图形象反映了因素交互作用的影响规律。 进一步安排实验,找到了合适的环氧添加用量和固化成膜工艺条件,对制取的产品进行测试,涂膜具有硬度高光泽度好、附着力强、吸水率低的复合性能。对照固化反应前后的红外跟踪图谱,证明环氧分子链上的环氧基、羟基和乳化剂分子链上的羧基发生酯化反应。