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含氟丙烯酸酯聚合物乳液的合成及涂膜性能研究
肖新颜;杜沛辉;万彩霞;张会平
【期刊名称】《新型建筑材料》
【年(卷),期】2007(034)011
【摘要】采用核-壳乳液聚合法制备了含氟丙烯酸酯聚合物乳液,讨论了含氟单体--甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)用量、复合乳化剂体系用量、引发剂用量、N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)用量、聚合反应温度、反应时间、搅拌速度对聚合反应最终单体转化率以及乳液聚合稳定性的影响;测试了涂膜的吸水率和乳液的黏度,以考察涂膜的耐水性.通过傅立叶红外光谱(FT-IR)对乳胶膜的组成和结构进行表征,结果表明,含氟单体HFMA通过接枝共聚反应与丙烯酸酯进行了有效的结合.
【总页数】4页(P36-39)
【作者】肖新颜;杜沛辉;万彩霞;张会平
【作者单位】华南理工大学,广东,广州,510640;华南理工大学,广东,广州,510640;华南理工大学,广东,广州,510640;华南理工大学,广东,广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】TQ331.4
【相关文献】
1.含氟丙烯酸酯聚合物乳液研究现状与应用 [J], 芦春燕;曹国荣
2.新型聚酰胺酰亚胺的合成及其涂膜性能的研究 [J], 段广宇;胡祖明;于俊荣;王彦;诸静
3.新型含氟丙烯酸酯聚合物乳液的合成与性能 [J], 刘芳;王芳华;林瑞燕;贾德民
4.水性自干型环氧丙烯酸树脂的合成工艺与涂膜性能的研究 [J], 杨表芳;彭军
5.含氟丙烯酸酯聚合物乳液的研究进展 [J], 黄丽君;高庆;王丽;徐祖顺
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摘要目前人们对生活品质的要求在不断提高，绿色环保的理念深入人心，苯丙乳液作为水性涂料的成膜物质具有污染小，成膜温度低，粘结强度高等优点。
但是在耐水性，防腐性，耐磨性等方面存在一些不足，因此对其进行功能化改性受到了广泛的重视。
本文首先综述了近年来石墨烯，有机硅，有机氟，自交联单体等功能性原料改性丙烯酸酯乳液的研究进展，同时详细的介绍了改性后的丙烯酸树脂乳液的应用，并对今后的发展进行展望。
其次利用不同的功能单体对苯丙乳液进行改性，并对制备的乳液的性能进行一系列的分析和研究。
研究结果表明，采用羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺/己二酸二酰肼、乙烯基三乙氧基硅烷为交联单体，当羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸含量为5%时，乳液的吸水率达到最低; 双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼比例为1:1时，乳胶膜的交联度最大; 乙烯基三乙氧基硅烷含量为4%时，乳胶膜表现出了优异的耐热性能，且乳液及乳胶膜的综合性能达到最好。
最后采用KH560、KH570和KH590三种硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行表面修饰，然后通过机械共混的方法将功能化氧化石墨烯添加到苯丙乳液中完成对苯丙乳液的改性。
结果表明，KH560、KH570和KH590添加量分别为0.5%、0.7%、0.3%时，乳液的防腐蚀性能、耐介质性和耐盐雾性能达到最优。
研究还发现，采用反应型乳化剂SR-10，且当叔碳酸乙烯酯和苯乙烯的质量比为1:9时乳液的吸水率最低，乳液和乳胶膜的综合性能最好。
关键词苯丙乳液；自交联；氧化石墨烯；硅烷偶联剂；叔碳酸乙烯酯AbstractIn recent years, people's requirements for quality of life are constantly improving, and the concept of green environmental protection is deeply rooted in people's minds. As a film-forming substance for water-based paints, styrene-acrylic emulsion has advantages of low pollution, low film forming temperature and high bonding strength. However, styrene-acrylic emulsion has some shortcomings in water resistance, corrosion resistance and wear resistance, so its functional modification has received extensive attention.First, the research progress of acrylate emulsion modified by graphene, silicone, organic fluorine and self-crosslinking monomer in recent years were reviewed in this paper. The application of modified acrylic resin emulsion was introduced in detail, and the future development was prospected. Then styrene-acrylic emulsion was modified by different functional monomers, and the properties of the prepared emulsions were analyzed and studied. The results showed that the water absorption rate of the emulsion was the lowest when the amount of hydroxymethylacrylamide/acrylic acid was 5%, using hydroxymethylacrylamide/acrylic acid, diacetoneacrylamide/adipic acid dihydrazide and vinyltriethoxysilane as crosslinking monomers; when the ratio of diacetone acrylamide to diacylhydrazide adipate was 1:1, the crosslinking degree of latex film was the highest; and when the content of vinyltriethoxysilane was 4%, the latex film showed excellent heat resistance, and the comprehensive properties of the latex and the latex film were the best. Finally, three silane coupling agents KH560, KH570 and KH590 were used to modify the surface of graphene oxide, and then functional graphene oxide was added to styrene-acrylic emulsion by mechanical blending to achieve the modification of styrene-acrylic emulsion. The results showed that the anti-corrosion, medium resistance and salt spray resistance of the emulsion were the best when the dosages of KH560, KH570 and KH590 were 0.5%, 0.7% and 0.3% respectively. It was also found that when reactive emulsifier SR-10 was used and the mass ratio of tertiary vinyl carbonate to styrene was 1:9, the water absorption rate of the emulsion was the lowest, and the comprehensive properties of the emulsion and the latex film were the best.Key words Styrene-acrylic Emulsion；Self-crosslinking；Graphene oxide；Silane coupling agent；Vinyl tertiary carbonate目 录摘要 (I)Abstract (III)第章绪论1 (1)1.1 概述 (1)1.2 丙烯酸乳液的功能化改性 (1)1.2.1 石墨烯改性 (1)1.2.2 环氧树脂改性 (2)1.2.3 有机硅改性 (3)1.2.4 有机氟改性 (3)1.2.5 其他方法改性 (4)1.3 自交联单体对丙烯酸乳液的改性 (5)1.3.1 羟甲基丙烯酰胺及其衍生物的交联体系 (5)1.3.2 酮肼的交联体系 (5)1.3.3 甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）交联体系 (6)1.4 功能性丙烯酸乳液的应用 (7)1.4.1 功能性涂料 (7)1.4.2 粘合剂 (7)1.5 展望 (7)1.6 本本本的研究目的及意本 (8)1.7 本本本的本要研究内容 (8)1.8 本论文的本本本本 (8)第2章含氟自交联苯丙乳液的改性及性能研究 (9)2.1 概述 (9)实实部分2.2 (9)2.2.1 实实原料和实实设备 (9)2.2.2 乳液的合成 (11)2.2.3 性能测试 (12)2.3 结果与结论 (13)2.3.1 N-MA/AA对乳液性能的影响 (13)2.3.2 DAAM和ADH对乳液性能的影响 (19)2.3.3 硅氧烷（VTES）对乳液性能的影响 (22)2.4 本章小结 (27)第3章石墨烯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (29)3.1 概述 (29)3.2 实实部分 (29)3.2.1 实实原料和试实设备 (29)3.2.2 实实过程 (30)3.2.3 性能测试 (31)3.3 结果与结论 (32)3.3.1 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的红外分析 (32)3.3.2 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的热重分析 (34)3.3.3 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的接触角分析 (35)3.3.4 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的扫描电镜分析 (36)3.3.5 不同硅烷偶联剂功能化的氧化石墨烯改性苯丙乳液的性能分析 (37)3.4 本章小结 (41)第4章叔碳酸乙烯酯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (43)4.1 引引 (43)4.2 实实部分 (43)4.2.1 实实原料和实实设备 (43)4.2.2 乳液的合成 (44)4.2.3 性能测试 (45)4.3 结果与结论 (45)4.3.1 不同叔碳酸乙烯酯含量对苯丙乳液的影响 (45)4.3.2 不同乳化体系对苯丙乳液的影响 (49)4.4 本章小结 (53)结论 (55)参参文献 (57)攻攻硕士学位期攻所发表的论文 (63)致谢 (65)第1章绪论1.1概述近年来全球范围内环保法规的收紧，政府对涂料行业有机化合物（VOC）的排放量提出了更加严格的要求。
有机硅改性氟代聚丙烯酸酯乳液的制备及其在织物整理中的应用研究有机硅改性氟代聚丙烯酸酯乳液的制备及其在织物整理中的应用研究摘要：本文通过研究有机硅改性氟代聚丙烯酸酯乳液的制备方法以及其在织物整理中的应用效果，为提高织物的防水、防油和抗污性能提供了新思路。
通过乳化聚合法制备了具有有机硅改性结构的氟代聚丙烯酸酯乳液，并将其应用于织物整理过程中。
实验表明，该有机硅改性氟代聚丙烯酸酯乳液能够显著提高织物的防水性能，同时具有良好的耐久性和抗洗涤性能。
关键词：有机硅改性，氟代聚丙烯酸酯乳液，织物整理，防水性能，耐久性1. 引言织物整理工艺是提高织物性能的重要方法之一，其中防水、防油和抗污性能的提升一直是研究的热点。
有机硅改性材料具有优异的耐候性、耐化学性和热稳定性，因此在纺织行业中得到了广泛的应用。
氟代聚丙烯酸酯乳液具有良好的耐温性和耐溶剂性，能够有效提高织物的防水性能。
本研究旨在制备一种具有有机硅改性结构的氟代聚丙烯酸酯乳液，并研究其在织物整理中的应用效果。
2. 实验方法2.1 有机硅改性氟代聚丙烯酸酯乳液的制备在反应釜中加入聚丙烯酸酯单体、有机硅交联剂和氟碳表面活性剂，并加入乳化剂进行乳化。
经过一定时间的机械搅拌和加热反应后，得到乳液。
2.2 织物整理实验将待整理的织物样品浸泡在有机硅改性氟代聚丙烯酸酯乳液中，保持一定时间，之后通过热干燥和固化处理，最后通过洗涤和摩擦实验评价织物的防水性能和耐久性。
3. 结果与讨论通过扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱分析，确认了乳液中有机硅改性结构的存在。
实验结果显示，经过有机硅改性的氟代聚丙烯酸酯乳液处理后，织物的防水性能得到了显著提高。
同时，该乳液具有良好的耐洗涤性能，经过多次洗涤后，织物的防水性能仍然保持较好。
4. 结论本研究成功制备了一种具有有机硅改性结构的氟代聚丙烯酸酯乳液，并将其应用于织物整理中。
实验结果表明，该乳液能够显著提高织物的防水性能，并具有良好的耐久性。
高性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的研究目前，有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液逐渐成为重要的有机涂料组分，这样的乳液具有优良的抗紫外线性能、防腐性能以及良好的外观效果等，在有机涂料中发挥着重要作用。
本文重点研究了有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的性能，以及用有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液制备有机涂料的性能和方法等。
一、有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的合成有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的合成主要由三个步骤组成，即改性有机硅氧烷、共聚有机硅氧烷丙烯酸酯、产物回收，以及有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的制备步骤。
1、改性有机硅氧烷首先，在改性有机硅氧烷的步骤中，需要使用不同的有机硅氧烷，如硅酮、硅烷、硅氧烷等，用于改性的前驱物的选择，然后根据实验需要，使用不同的改性剂，如二甲基硅氧烷、三氯硅氧烷，改性有机硅氧烷，使其具有良好的抗紫外线性能、耐酸碱性、耐溶剂性和抗氧化性。
2、共聚有机硅氧烷丙烯酸酯在共聚有机硅氧烷丙烯酸酯的过程中，将混合物加入活化剂，放入聚合反应罐中，进行反应，其反应温度一般在50℃-60℃，反应时间在3h左右，反应完成后，进行回收，得到共聚有机硅氧烷丙烯酸酯。
3、产物回收在有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的制备过程中，改性有机硅氧烷丙烯酸酯与水相分离后，需要将溶液回收，以获取改性有机硅氧烷丙烯酸酯的乳液。
4、有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的制备在有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的制备之前，需要将改性有机硅氧烷、共聚有机硅氧烷丙烯酸酯、还原剂，如二甲醚、三乙基硅氧烷，混合溶解，调节成pH为7-8，温度为60℃-70℃的反应体系，然后再加入有效稀释剂，如溶剂油和醇，进行稀释，最后混合搅拌至稳定，得到有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液。
二、有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液所具有的性能主要有抗紫外线、耐温、耐老化、耐溶剂、高附着力等，其中抗紫外线性能是众所周知的，它能够有效抑制UV紫外线对涂装件产生的有害影响，起到防腐蚀作用；耐温性能能够抵抗高温环境，适用于深海油田涂装；耐老化性能优良，可以抵抗大气、水和氧气中的老化，同时还具有较高的附着力，能够在涂装表面形成一层均匀的保护膜，防止酸雨的侵蚀，延长涂装件的使用寿命。
氟、硅、环氧改性丙烯酸酯乳液的制备与研究的开题报告
一、选题背景和意义
氟、硅、环氧改性丙烯酸酯乳液在目前的工业应用中有着广泛的应用前景，其制备工艺及性能研究既满足节能环保需求，又符合现代化工业化的发展趋势。
本文主要研究立足于实验室条件下的制备和性能研究，将研究成果推广至实际生产中，为相关行业提供技术支持。
二、研究内容和思路
1.确定改性丙烯酸酯、氟、硅、环氧等材料的比例关系。
2.搭建乳液聚合反应反应体系，并对反应条件和工艺进行优化。
3.对乳液聚合反应过程中的物理和化学性质进行研究，包括粘度、半胶态、溶解度、极限伸长率等。
4.通过各种测试仪器测量乳液聚合反应得到的产品的物理性质和化学性质，包括耐水、耐氧化、抗氧化、耐磨等性能指标。
5.对优化后的产品进行实际应用测试，验证其实际应用性能。
6.总结研究成果，撰写论文并进行报告。
三、计划进度安排
1.确定研究方案和实验室搭建：1-2周。
2.改性丙烯酸酯及其他关键材料的采购：1周。
3.乳液聚合反应及优化过程：4周。
4.性能测试和分析：4周。
5.实际应用测试：4周。
6.撰写论文和开题报告：2周。
四、预计结果和意义
1.成功制备氟、硅、环氧改性丙烯酸酯乳液。
2.研究并优化了乳液聚合反应条件和工艺。
3.研究了产品的物理和化学性质，包括粘度、半胶态、溶解度、极限伸长率等。
4.测量了产品的耐水、耐氧化、抗氧化、耐磨等性能指标。
5.验证了优化后的产品实际应用性能。
6.为相关行业提供技术支持，推动工业化进程。
高性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的研究近年来，由于地球温室效应和能源危机的持续增长，节能减排技术和材料的研究受到越来越多的关注。
有机硅改性材料由于具有良好的抗氧化性能、低卤素发射和优异的耐温性能，在包装、建筑、涂料、胶粘剂、汽车行业等领域得到了广泛应用。
目前，关于有机硅改性聚丙烯酸酯乳液的研究很少，但这种复合材料在用于高性能材料方面具有重要作用。
因此，为了更好地研究有机硅改性丙烯酸酯乳液的应用，本文以《高性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的研究》为题，研究其结构和性能，并给出了适用的应用领域。
有机硅氧烷是一种含有硅氧键的有机复合物，具有优良的抗氧化性、低毒性、低燃烧性和耐温性能。
通过与丙烯酸酯发生化学反应，形成有机硅氧烷改性的乳液，改性后的乳液具有更好的附着力、耐候性、耐热性和抗紫外线性能。
因此，有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液适用于高性能建筑涂料、防火涂料、油漆等材料。
有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的结构是由有机硅氧烷经热处理后，与丙烯酸酯发生反应而形成的。
有机硅氧烷改性后的乳液具有良好的生物降解性能，可以有效降低对自然环境的污染，同时，有机硅氧烷乳液的结构稳定性较好，可以有效防止乳液分解而引起的复合材料性能不稳定。
此外，有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液还具有优异的耐候性、耐热性和抗紫外线性能，广泛应用于建筑涂料、油漆、防火涂料、胶粘剂等产品。
有机硅氧烷乳液的优异性能使它成为强度高、硬度高、抗氧化、抗老化的理想材料。
此外，有机硅氧烷乳液可以用于制备高性能的涂料、纤维或纤维增强塑料，广泛应用于汽车行业、建筑工业、胶粘剂行业和其他高性能材料的生产和应用。
本文研究了有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的结构、性能特点及其适用的应用领域。
通过改性，可以有效提升乳液的抗氧化性、耐候性和耐热性能，并且可以有效降低其对自然环境的污染。
因此，有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液有望成为一种理想的高性能材料，广泛应用于建筑涂料、油漆、防火涂料、胶粘剂等产品中。
高性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的研究本文旨在研究高性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液，从而为乳液应用提供技术支持，重点介绍其结构和性能研究。
一、介绍高性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液，简称为“高性乳液”，是由一定浓度的有机硅氧烷和丙烯酸酯混合而成。
其硅氧烷类添加剂是一种重要的表面活性剂，结合其良好的润湿性、耐久性、抗潮解性和稳定性特点，可以使乳液在高温、低温、腐蚀等不同环境中具有优良的稳定性和抗腐蚀性，并可以增加乳液的压缩应变性。
二、结构与性能1.结构高性乳液由丙烯酸酯乳液和有机硅氧烷混合而成，其丙烯酸酯乳液的粒径大小可以介于0.1至0.02微米，有机硅氧烷的分子结构具有比较大的灵活性，能够有效抑制乳液粒子的细胞凝集和滤垢，增加其稳定性，使其在复杂环境中具备较高的耐受性和抗腐蚀性。
2.能高性乳液具有优良的润湿性、耐久性、抗潮解性和稳定性，能够显著提高乳液的稳定性，并有效的抑制由原料污染引起的颗粒和细胞凝集。
高性乳液还具有优良的抗腐蚀性，能够有效抑制腐蚀性物质对乳液的侵蚀。
此外，该乳液还拥有良好的外观性能，其内部结构细致，表面光滑，亮度可达到95%，抗紫外线和抗氧化性能优越，可满足不同应用需求。
三、设计方案高性乳液的设计要考虑其结构和性能，在设计时，要求乳液的粒径大小在0.1-0.02微米，有机硅氧烷的分子结构具有一定的灵活性，使乳液具有较好的润湿性、耐久性、抗潮解性和稳定性，而且具有耐腐蚀性，有效抑制腐蚀性物质对乳液的侵蚀，使其在复杂环境中具备较高的耐受性，外观性能也要满足客户的要求，亮度达到95％以上，表面光滑，抗紫外线和抗氧化性能优越。
四、结论高性乳液是一种重要的表面活性剂，具有优良的润湿性、耐久性、抗潮解性和稳定性，其粒径大小可以介于0.1至0.02微米，有机硅氧烷的分子结构具有比较大的灵活性，使其在复杂环境中具备较高的耐受性和抗腐蚀性，并可以增加乳液的压缩应变性。
此外，高性乳液还具有优良的抗腐蚀性，能够有效抑制腐蚀性物质对乳液的侵蚀，优良的外观性能，其内部结构细致，表面光滑，亮度可达到95%，抗紫外线和抗氧化性能优越，可满足不同应用需求。
有机硅氟改性苯丙乳液的制备与应用研究的开题报告一、选题背景及意义有机硅氟改性苯丙乳液是目前研究的热点领域之一，具有很广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，人们对于新材料、新技术的需求越来越高，因此有机硅氟改性苯丙乳液的研究对于推动化学工业发展具有重要意义。
本论文的研究方向旨在通过制备有机硅氟改性苯丙乳液，探究其在涂料、玻璃涂层等领域的应用，同时对于有机硅氟改性苯丙乳液进行深入研究，探讨其性质、机理等方面的问题，从而为其应用的推广提供理论依据。
二、研究内容本论文研究的具体内容包括以下几个方面：1、有机硅氟改性苯丙乳液的制备：通过控制反应条件和配比比例等因素，制备出具有一定性能和稳定性的有机硅氟改性苯丙乳液。
2、有机硅氟改性苯丙乳液的性能研究：对于制备好的有机硅氟改性苯丙乳液进行性能测试，主要包括粘度、电导率、表面张力等方面的测试。
3、有机硅氟改性苯丙乳液在涂料领域的应用研究：通过加入不同的填料和助剂等成分，制备出有机硅氟改性苯丙乳液涂料，并对其进行涂膜性能测试，比如耐久性、耐热性、耐水性等方面的测试。
4、有机硅氟改性苯丙乳液在玻璃涂层领域的应用研究：研究有机硅氟改性苯丙乳液在玻璃涂层领域的应用，探究其对于玻璃表面抗污染、防紫外线等方面的性能表现。
5、有机硅氟改性苯丙乳液的机理及优化研究：通过对有机硅氟化合物的结构分析和制备条件的优化等方面工作，探讨有机硅氟改性苯丙乳液的形成机理，并对其进行优化研究。
三、预期成果本论文的预期成果包括以下方面：1、成功制备出具有一定性能和稳定性的有机硅氟改性苯丙乳液，并对其进行性能测试及分析。
2、通过对于不同应用领域的有机硅氟改性苯丙乳液进行应用研究，得出性能表现，并提出相应的解决方案。
3、根据有机硅氟化合物的结构、制备条件等因素，探讨有机硅氟改性苯丙乳液的形成机理，并优化其制备工艺。
本论文的研究成果，将为有机硅氟改性苯丙乳液的应用推广提供理论基础，同时对于新材料、新技术的研究具有一定的参考价值。
含氟丙烯酸酯共聚乳液合成、结构及性能研究的开题报告
一、选题背景及研究意义
含氟丙烯酸酯 (fluoroalkyl acrylate，FA) 聚合物具有优异的表面活性、疏水性和耐候性能，广泛应用于涂料、表面润滑剂、生物医学材料等领域。
目前，FA共聚物已成为自组装体、自组装包膜材料、氟烷/油复合型大气污染物去除材料以及涂层材料的重要组分。
因此，研究FA共聚物的合成与性能对开发新型功能材料具有十分重要的意义。
二、研究目的和内容
本研究旨在合成含氟丙烯酸酯共聚物乳液，研究其合成工艺和结构特征，并探究其表面性能和耐候性。
具体内容包括：
1. 确定FA共聚物的最佳配比及合成工艺；
2. 通过红外光谱、核磁共振等手段对FA共聚物的结构特征进行表征；
3. 研究FA共聚物乳液的稳定性、泡沫性能、表面张力等表面性能；
4. 考察FA共聚物乳液的耐候性能。
三、研究方法
本研究将采用自由基聚合法合成含氟丙烯酸酯共聚物，制备共聚物乳液。
利用红外光谱、核磁共振等手段对共聚物的结构进行表征。
通过稳定性测试、初始表面张力、泡沫性能等表征方法进行表面性能的研究。
耐候性能测试将采用人工加速老化实验和天然气候老化实验。
四、预期结果及意义
预期研究结果为我们提供了一种新型含氟共聚物的合成方法，并为新型表面润滑材料的开发提供了实验基础。
此外，对于提高共聚物乳液的稳定性、表面性能和耐候性，也将为实际应用提供参考意见。
硅氧烷偶联剂VTES及含氟丙烯酸酯G04改性苯丙乳液的合成及性能研究赵佳树;魏刚;乔宁【摘要】A modified styrene -acrylate emulsion which can be used at high temperature to impart anti-corrosion resistance has been prepared using triethoxyvinylsilane (VTES) and dodecafluoroheptyl methacrylate (G04). Using methacrylate, butyl aery late, styrene, acrylic acid, VTES and G04 as co-monomers, a stable fluorosiloxane modified styrene - acrylate emulsion was synthesized by a semi-continuous polymerization process. FT-IR spectroscopy was used to characterize the copolymer, and the effects of varying the amounts of VTES and C04 on the water absorption , attachment strength, high temperature performance and anti-corrosion performance of the modified emulsion films were studied. The results showed that the modified emulsion film had excellent mechanical andanti-corrosion properties below 120℃, and the water absorption of the film was reduced to 5% when the amounts of VTES and C04 were 5% and 18% , respectively, of the total amount of co-monomers. Besides, when the amount of alcohol was 5% , the self-condensation of VTES can be inhibited, and the hardness of the emulsion film was improved to 2H with a 3% amount of AA.%为提高苯丙乳液的耐热防腐性能,利用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)对传统苯丙乳液进行改性.采用半连续乳液聚合工艺,通过甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸与VTES和G04的接枝共聚反应,合成了稳定的有机硅氟改性苯丙乳液.通过红外光谱对共聚产物进行了结构表征,并考察了VTES和G04含量对改性乳液涂膜吸水率、附着力、耐高温、耐蚀等性能的影响.结果表明,当单体中VTES和G04的质量分数分别为5％和18％时,改性乳液涂膜吸水率降至5％以下,涂膜机械性能和耐蚀性能良好,且在120℃下不发粘、无起皮鼓泡等变化.此外,当乙醇添加量为5％时,可有效抑制VTES自身缩聚；当引入适量丙烯酸时,乳液涂膜铅笔硬度可提升至2H.【期刊名称】《北京化工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(039)004【总页数】5页(P47-51)【关键词】苯丙乳液;乙烯基三乙氧基硅烷;甲基丙烯酸十二氟庚酯;水性涂料;耐高温;防腐蚀【作者】赵佳树;魏刚;乔宁【作者单位】北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029;北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029;北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TQ630.7苯丙乳液作为一种在水性涂料中起成膜作用的组分，因其优异的机械性能、良好的成膜性以及具有竞争性的成本优势，已被广泛用于建筑涂料和地坪涂料。
然而，苯丙乳液中高分子长链多为无交联的线性结构，使得其涂膜耐水性、耐介质性和耐热性等性能较差。
因此，传统苯丙乳液必需经过改性才能在防腐涂料领域进行应用。
苯丙乳液改性的方法主要有物理共混法和化学接枝法两种。
其中，物理共混法工艺较为简单，通过物理混拼可以提高乳液的粘结性能［1］。
但这种简单的物理混拼无法使两种乳液间产生化学键的作用，易发生分离，不宜应用在防腐涂料领域。
而化学接枝得到的改性苯丙乳液，粒子尺寸小，稳定性优异，可提高乳液涂膜对基体的防护性能，具有广阔的开发前景。
许奕祥等［2］通过在苯丙乳液中引入磷酸酯单体与乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)，提高了功能性苯丙乳液涂膜对金属基材的附着力，并使金属基材表面形成一层致密的磷化膜，其防锈性能优于自制传统苯丙乳液和进口低温固化苯丙乳液。
奚丽萍等［3］选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷(KH-578)和γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷 (KH-902)三种硅烷偶联剂分别对苯丙乳液进行改性，结果表明KH-578改性苯丙乳液的防腐性能最佳。
郭文录等［4］通过考察乳化剂、引发剂、环氧树脂、功能单体用量等条件对改性苯丙乳液性能的影响，制备了一种耐水性和耐碱性明显高于传统苯丙乳液的环氧改性苯丙乳液。
目前对常温防腐用改性苯丙乳液已进行了广泛的研究，但对于耐热防腐涂料用改性苯丙乳液的研究鲜见报道。
本文采用半连续乳液聚合工艺，在苯丙高分子长链中引入乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)。
通过红外光谱对改性乳液涂膜的化学结构进行了分析，并考察了VTES和G04含量以及VTES缩聚抑制剂、羧基单体添加量对改性乳液涂膜性能的影响，确定了最佳的单体配比及添加剂的比例。
1.1 实验原料和仪器甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、三乙醇胺，分析纯，天津市福晨化学试剂厂;丙烯酸(AA)，化学纯，汕头市西陇化工厂有限公司;乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)，分析纯，天津市化学试剂研究所;甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)，分析纯，哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司;过硫酸钾，分析纯，北京化工厂。
BRUKER TENSOR27型傅立叶红外光谱仪，德国布鲁克光谱仪器公司;TT220数字式覆层测厚仪，北京时代之峰科技有限公司;QFZ型漆膜附着力测定仪，天津材料试验机厂;QHQ-A型便携式铅笔划痕试验仪，天津永利达材料试验机有限公司。
1.2 VTES/G04改性苯丙乳液的合成采用半连续乳液聚合工艺制备VTES/G04改性苯丙乳液。
在四口瓶中加入40 g水、0.7 g复合乳化剂和0.05 g碳酸氢钠后置于恒温水浴中，搅拌升温至75℃。
将55 g混合单体乳化后，先取8 g乳化液至四口瓶中，加入5 mL质量分数为1%的过硫酸钾引发剂溶液，升温至82℃。
待乳液有蓝光出现后，逐滴滴加剩余单体乳化液，同时逐滴滴加20 mL 1%的过硫酸钾，控制均匀滴加，之后保温1 h。
冷却至室温，三乙醇胺调节pH至8左右，过滤出料。
1.3 性能测试(1)附着力按照GB/T1720—1979漆膜附着力测定法测定涂膜附着力。
(2)铅笔硬度按照GB/T6739—2006色漆和清漆铅笔法测定涂膜硬度。
(3)吸水率在洁净的玻璃片上涂覆一定量的乳液，干燥固化后，剥取10mm×10mm称重，然后将其完全浸入去离子水中，24 h后取出，用滤纸吸干表面的水，再次对膜称重，按式(1)计算吸水率η其中，m1为浸泡前干膜质量，g;m2为浸泡后膜重，g。
(4)凝聚率聚合反应结束后，将乳液用300目的尼龙滤布过滤后，小心收集滤渣及搅拌器和烧瓶中的凝聚物，水洗后于烘箱中烘干至恒重后称重，计算其占单体总质量的分数，即为凝聚率ε其中，m0为凝聚物质量，g;m为单体总质量，g。
(5)涂膜浸泡实验按照GB/T 1763—1979漆膜耐化学试剂性测定法测定涂膜防腐性能。
其中，用于涂膜浸泡实验的NaCl水溶液、HCl水溶液和NaOH水溶液的质量分数分别为5%、10%、10%。
(6)耐高温实验(a)取制备好的涂膜(2 cm×2 cm)2片，重叠放入烘箱内，上压1kg重物，120℃保持30min，取出放置室温，自然冷却，观察是否粘结。
(b)将涂覆有乳液涂膜的碳钢试样放入马弗炉中，按2℃/min进行升温至120℃，保温30 min，冷却至室温后取出，将其与未经高温实验的参比试片对比，用目测法检查试片有无起皮、皱皮、鼓泡、开裂、变色等现象。
(7)红外光谱分析用甲醇将聚合物从乳液中沉淀出来，用水洗净至完全无乳液状为止。
真空干燥后，用四氢呋喃抽提24 h，将抽提后的胶膜作为试样进行红外分析。
2.1 VTES/G04改性苯丙乳液涂膜的化学结构图1为改性前后苯丙乳液涂膜的红外谱图，其中，改性苯丙乳液涂膜VTES和G04在单体中的质量分数分别为5%和18%。
从图1中可知，VTES/G04改性苯丙乳液涂膜谱图(谱线b)与未改性苯丙乳液涂膜谱图(谱线a)中均未出现在1621 cm－1附近的C＝C特征吸收峰和1413 cm－1附近的CH＝2CH特征吸收峰，这说明制备的涂膜中不存在双键，单体聚合完全。
谱线a、b均存在1730 cm－1附近的酯羰基伸缩振动峰以及700 cm－1附近的单取代苯的C—H弯曲振动峰，这是由于改性乳液与未改性乳液的共聚单体中均含有苯乙烯和丙烯酸酯类单体。
而谱线b与谱线a相比，在1240 cm－1附近存在明显的C—F2伸展振动峰，在1080 cm－1附近出现了明显的线性聚硅醚键伸展振动峰，这说明VTES和G04已经成功的引入到苯丙共聚体系。
2.2 VTES用量对乳液涂膜性能的影响2.2.1 附着力图2为其他聚合条件保持不变时，有机硅单体VTES用量对乳液涂膜附着力的影响(附着力级数越小代表涂膜附着力越强)。
由图2可知，单体中VTES的质量分数低于5%时，附着力随VTES含量增加而增强，当其质量分数在3%～5%时，附着力可达1级。
当单体中VTES的质量分数大于5%时，涂膜附着力开始下降。
这是由于在乳液聚合物长链中引入VTES后，聚合物长链中的硅氧键可以与附着界面偶联，增强涂膜附着力。
而当VTES的质量分数大于5%时，乳液自交联程度过大，使得涂膜变脆，附着力随之下降。
