含氟水性涂料的制备

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随着环境的污染日益严重,绿色化工逐渐成为时代发展的主题。含氟聚合物因其独特的性能在理论研究以及工业领域有着较为广泛地应用前景以及市场前景。本课题积极响应目前绿色化工的相关要求,从研究环保型含氟表面活性剂的角度出发,合成了一系列具有不同结构的含氟聚合物乳液,并用其成功的制备了绿色环保型的含氟水性涂料。这对我国涂料行业向着环保型方向的发展具有较大的现实意义。首先通过简单地两步合成法制备了一种新型的环保型含氟表面活性剂—1H,1H,7H-十二氟-1-庚氧基乙酸钠。并对含氟表面活性剂的化学结构通过1H NMR、19F NMR以及FT-IR进行表征。利用紫外吸光光谱法和吊环法对表面活性剂的表面性能进行了测试。结果表明,新型含氟表面活性剂具有非常低的临界胶束浓度(CMC,1.12 mM)和表面张力(20.01 mN/m)。此外,通过热重分析(TGA)以及与全氟羧酸盐类表面活性剂相比,新合成的含氟表面活性剂具有较高的热稳定性,其开始分解温度为247℃。通过对新合成的含氟表面活性剂分子吸附量、吉布斯自由能的计算与比较,新合成的含氟表面活性剂具有优异的表面性能。以新合成的含氟表面活性剂为乳化剂,进行偏氟乙烯(VDF)与三氟氯乙烯(CTFE)、乙烯基醚类单体的二元或三元共聚,得到水性含氟聚合物乳液。在聚合体系中,深入研究了聚合条件对乳液的影响,确定了该体系中最佳的聚合条件,为聚合温度为80℃,聚合时间为8 h。采用核磁(1H NMR、19F NMR)、红外(FT-IR)、扫描电镜(SEM)以及激光粒度仪等手段,对含氟聚合物树脂结构与组成进行了表征以及研究。为了得到最佳的乳液聚合条件,本课题对引发剂的浓度以及反应时间等因素对聚合条件的影响进行了详细的研究。当聚合时间为8 h,引发剂占单体的浓度(质量浓度)为0.3%时,能够得到产率较高的含氟聚合物乳液。偏氟乙烯(VDF)与全氟正丙基乙烯基醚(PPVE)两单体摩尔比为5:1时,得到了产率最高的含氟聚合物乳液,且得到的两元共聚物乳液固含量为30%。通过对含氟乳液机械稳定性,乳胶粒粒径、形貌的分析,确定得到的含氟聚合物乳液有较好的稳定性。乳液聚合是工业生产中制备高分子材料的一种常用的聚合技术,通过乳液聚合可以得到性能优异的高分子聚合物材料,满足生产的要求。含氟聚合物乳液的制备是生产含氟材料一项重要的技术,能够满足各行各业的需求。其中,含氟聚合物乳液一个重要的用途就是制备含氟水性涂料,随着环境污染的日益严重,含氟水性涂料的制备对于涂料行业改善溶剂型涂料对环境的污染,提高核心竞争力具有重要的意义。本课题从合成新型的环保型含氟表面活性剂出发,进一步合成了性能比较稳定的含氟聚合物乳液,并以此制备出了含氟水性涂料,整个过程比较环保,因此具有较高的应用前景以及市场前景。
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