苯丙乳液的合成及其改性
苯丙乳液的改性及性能研究
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。
苯丙乳液的合成及其改性
广州大学化学化工学院
本科学生综合性、设计性实验报
告
实验课程高分子合成实验
实验项目苯丙乳液的合成及其改性
专业应用化学班级10应化
学号1005100073 姓名邓亚中
指导教师宋建华
开课学期2012 至2013 学年 2 学期
时间2013 年 5 月9 日
一、实验方案设计
设备装置图
JS86 1.7g 3.4g 丙烯酸 1.4ml 1.4ml 甲基丙烯酸甲酯
6.6ml 6.6ml 丙烯酸丁酯 128.17 A.R
15.6ml 15.6ml 苯乙烯 104.14 A.R 15.7ml 15.7ml 氨水 -- -- 适量 适量 有机硅(KH-570) -- -- -- 1.44ml 乙二醇 62.07
A.R
-- 0.4ml 过硫酸钾
170.32 A.R
1.5g
1.5g
4. 实验方法步骤及注意事项 (1)实验流程图
(2)实验详细步骤
二、实验报告
三、实验总结
如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!。
苯丙乳液的改性研究
研究报告及专论粘接卸∞,P7(7)苯丙乳液的改性研究甘孟瑜,谈尊燕,杨治国(重庆大学化学化工学院,重庆400044)摘要:在苯丙乳液制备的基础上,探讨了丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯、丙烯腈和三聚氰腚等不同改性荆对乳液性能的影响。
关键词:苯丙乳液:改-胜剂:改性研究中图分类号:TQ4334’33文献标识码:A文章编号:1001—5922(2006)叭一0025一02苯丙乳液是由苯乙烯、丙烯酸酯类和少量丙烯酸共聚的乳液,此乳液被广泛地用于涂料行业:虽然苯丙乳液具有优良的性能.但存在成膜温度高、胶膜硬度低、耐水性差等缺点。
本文采用种子半连续法合成了一种苯雨乳液,叉用多种改性单体对其进行了共聚改性,考查了各种改性方法的效果。
1实验部分11实验原料甲基丙烯酸甲酯,化学纯,天津市化学试剂研究所;丙烯酸丁酯,分析纯,天津市光复精细化工研究所;丙烯酸,分析纯,中国医药E海化学试剂公司;苯乙烯,分析纯,天津市大茂化学试剂厂;过硫酸钾,化学纯,中国上海建新试剂厂;十二烷基苯磺酸钠,化学纯.中国医药集团上海化学试剂公司;碳酸氧钠,化学纯,重庆北碚化学试剂厂;oP-10,化学纯,无锡市科技实验二厂:丙烯腈,化学纯,上海三爱思试剂有限公司;三聚氰胺,化学纯,北京福星化工厂;N一羟甲基丙烯酰胺,化学纯,天津化学试剂研究所;二乙烯基苯.化学纯,天津化学试剂研究所。
1.2实验方法12.1苯丙乳液的制备在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入乳化剂、水及苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯(1:1),搅拌预乳化,然后升温至800c,加入部分引发剂和缓冲剂制各种子乳液。
在2~3h内滴加完丙烯酸丁酯和丙烯酸(12:1)的混合单体,同时滴加剩余引发剂,滴加完毕后,保温3h并以氨水调节pH值到7~8,得到苯丙乳液。
122乳液的改性在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入20%的苯丙乳液,搅拌、升温到80℃,将剩余乳液、改性单体及改性剂在lh左右同时连续匀速滴加到体系中,滴加完毕后,保温1h左右并【=l氨水调节pH值到7—8,自然冷却,出料。
改性苯丙乳液的制备
1735.41
1237.00 1170.39
3000
2000
1500
1000
cmcm--11
450.0
图 2 环氧苯丙乳液红外光谱图
Fig.2 FT-IR spectra of styrene-acrylic emulsiom
图 3 环氧苯丙乳液的粒径图 Fig.3 Particle size diagram of styrene-acrylic emulsion
但乳化剂用量过多,会导致涂膜吸水率提高。综合考虑,最佳 的乳化剂用量约为单体总量的 4 %。乳化剂配比对乳液的性能 也有一定的影响,实验中,通过固定乳化剂用量不变(4 %)而 改变乳化剂配比以确定其影响如表 3 所示,综合考虑固含量、 粘度以及吸水率表现,以最后两种情况较为符合要求。 2.4.2 环氧树脂用量的影响
2 测试结果与讨论
2.1 红外光谱检测
醚(OP-10)
采用 Perkin-Elmer Spectrum-2000 型傅立叶变换红外光谱
十二烷基硫酸钠(SDS) 烷基酚聚氧乙烯醚磺
化琥珀酸单酯钠盐
分析纯 化学纯
天津市光复精细化工研究所 上海忠诚精细化工有限公司
仪对样品进行分析,得到的光谱分别如图 1、图 2 所示。 图 1 为环氧树脂的红外光谱图,其中于 3492 cm-1 处的是
环氧树脂用量对乳液的稳定性和涂膜的交联程度均有一 定影响。从表 4 可以看出随着环氧树脂用量的增加,凝聚率先 下降后增加,这是因为环氧树脂与丙烯酸酯树脂发生化学键 合,增加了聚合物的交联度,从而改善了其稳定性,但过多的 环氧树脂由于与丙烯酸不相容而发生微相分层,影响了聚合稳
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广东化工
2010 年 第 3 期 第 37 卷 总第 203 期
苯丙乳液改性水泥修补砂浆的制备与性能研究
21 苯 丙 乳 液掺 量 对 稠 度 的 影 响 .
使 水 泥砂 浆 的水 化 硬 化 时 间 延 长 , 同 时 由于 乳液 具 有 引 气 作 用 , 消 泡 剂 而 只 能 消 除一 部 分 气 泡 , 以改 性 砂 浆 所 存 在 较 多 的气 孔 , 丙 乳 液 掺 量 越 多 苯 气 孔 也 越 多 , 以强 度 持 续 结果表 明 , 准砂浆 中 , 基 随 苯 丙 乳 液 的增 加 , 浆 的 7 抗 折 强 砂 d 度 逐 步 降低 , 2 d 折 强 度 则 接 近 而 8抗
普 通 砂 浆 的抗 折 强 度 ( 4 , 要 是 图 )主
聚 合 物 的保 水 性 能 在 起 作 用 。 抗 压
量为 3 %时 , 水 量达 到最 小 值 , 水 用 减 率 最 大 , 达 到 2 . , 后 随 着 苯 可 2 % 随 9 丙 乳 液 掺 量 继 续 增 加 , 浆 所需 水 量 砂 又 逐 渐 增 加 ( 2 。 随 着 苯 丙 乳 液 图 ) 的 加 入 , 泥 砂 浆 的 凝 结 时 间 延 长 水
合 物 的 改 性 作 用 是 因 为 乳 液 在 水 泥 水 化 的 同 时 , 水 成 膜 , 住 了 水 泥 失 包
实 验结 果 表 明 , 丙 乳 液 的掺 人 苯 显著 改 善 了水 泥砂 浆 的流 动性 ( 图
动 性 变 化 具 有 一 定 的 规律 性 , 量 为 掺 3 %时 , 准 砂 浆 与 掺 入 高 岭 土 砂 浆 基 的流 动 性 最佳 , 度 值 分 别 达 1 8 稠 0 mm 和 8 mm; 量 为 5 8 掺 %时 , 人 煅 烧 膨 掺
是 苯 丙 乳 液 可 以起 到 “ 滚珠 ” 效应 , 而
且 其 中含 有 的 表 面 活 性 剂 可 对 水 泥 有 分 散 的作 用 , 此 可 以增 加 稠 度 , 因
苯丙乳液的聚合及其聚合工艺
关于苯丙乳液的聚合1.1 苯丙乳液聚合机理乳液聚合的机理HarKins首先做了定性的描述了。
他认为,当乳化剂溶于水时,若其浓度超过临界胶束浓度时,则乳化剂分子聚焦在一起形成乳化剂胶束。
在乳化剂溶液中加入难溶于水的单体并进行搅拌时,单体大部分分散成液滴,部分单体则增溶于乳化剂胶束中。
当水溶性的引发剂加入后,引发剂在水中生成自由基并扩散到胶束中去,并在那里引发聚合反应。
HarKins将理想乳液聚合机理分为三个阶段:第一阶段: 乳胶粒生成期从诱导期结束到胶束耗尽这一期间为聚合第一阶段。
在此阶段中,由于水相中引发剂分解出的自由基不断的扩散到胶束中,并在那里引发聚合反应,生成单体、聚合物粒子,既乳胶粒,随着反应的不断进行,新乳胶粒不断产生,使聚合反应进行一个加速期。
另一方面,随着放映的进行,乳胶粒的体积渐渐的增大,其表面积也随之增加,这样越来越多的乳化剂分子从水相被吸附到乳剂粒表面上,因而破坏了乳化剂与胶束间的平衡。
胶束中的乳化剂分子不断补充入水相,直到转化率达到一定程度后,水相中的乳化剂浓度下降到临界胶束浓度以下,胶束即告消失。
此时,不再有新的乳胶粒生成,聚合体系中的乳胶粒不再变化,至此反应转入第二阶段。
第二阶段:反应恒速期从胶束消失到单体液滴消失这一期间为第二阶段。
此阶段由于胶束的消失,体系中不再有新的乳胶粒生成,总的乳胶粒数目保持不变。
且随着聚合反应的进行,单体液滴中的单体不断扩散入乳胶粒中,使粒子中的单体浓度不变,所以此阶段聚合速率保持不变,直至单体液滴消失,聚合速率下降,反应转入第三阶段。
第三阶段:降速期从单体液滴消失至聚合反应结束为第三阶段。
此阶段由于单体液滴的消失,不再有单体经水相扩散进入乳胶粒,故乳胶粒中进行的聚合反应只能靠消耗粒子中贮存的单体来维持,使聚合速率不断下降,直至乳胶粒中的单体耗尽,聚合反应也就停止1.2 乳液聚合工艺生产聚合物乳液和乳液聚合物有多种工艺可供选择。
如间歇工艺、半连续工艺、连续工艺补加乳化剂工艺及种子乳液聚合工艺等。
苯丙乳液改性的研究与应用进展
行业动态2018·03141Chenmical Intermediate当代化工研究苯丙乳液改性的研究与应用进展*夏 伟(海南科技职业学院 海南 571126)摘要:本文对最近几年苯丙乳液改性的运用和发展进行探究,详细阐述了有机氟、有机硅、环氧树脂、蒙脱土、纳米材质等几种苯丙乳液的改性,并指明苯丙乳液改性的发展趋势。
关键词:改性;苯丙乳液;探究;发展中图分类号:O 文献标识码:AProgress in the Research and Application of Styrene Acrylic Emulsion ModificationXia Wei(Hainan V ocational College of Science and Technology, Hainan, 571126)Abstract :This paper explores the application and development of styrene acrylic emulsion modification in recent years, and expounds themodification of several kinds of styrene acrylic emulsion, such as organic fluorine, organosilicon, epoxy resin, montmorillonite, nano material and so on, and points out the development trend of the modification of styrene acrylic emulsion.Key words :modification ;styrene acrylic emulsion ;exploration ;development苯丙乳液是由丙烯酸酯单体与苯乙烯聚合而成,在金属层涂料、建材涂料、粘合剂等领域被普遍运用。
矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料制备与性能调控
矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料制备与性能调控矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料制备与性能调控一、引言近年来,复合材料在各个领域得到了广泛的应用,尤其是在建筑材料、汽车制造等领域。
矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料作为一种新型的复合材料,具有优异的性能。
本文将介绍矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料的制备方法以及如何调控其性能。
二、矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料制备方法1. 矿渣处理:首先,将矿渣进行预处理,去除其中的杂质和冶金残留物。
然后,将矿渣进行研磨,使其粒径达到所需的要求。
2. 地聚物改性:取一定量的地聚物,通过溶液中添加交联剂,使地聚物形成网状结构。
同时,还可以添加一些助剂,以提高地聚物的性能。
3. 苯丙乳液制备:将苯丙乳液进行搅拌,使其中的苯丙烯单体均匀分散。
4. 复合材料制备:将矿渣、地聚物溶液和苯丙乳液按一定比例混合,通过机械搅拌使各组分充分混合。
然后,将混合物进行浇铸,通过自然固化或热固化的方法使其形成固体。
最后,对复合材料进行切割、研磨等后续处理,得到所需的复合材料制品。
三、性能调控方法1. 矿渣掺量调控:矿渣的掺量直接影响到复合材料的性能。
一方面,过多的矿渣会导致复合材料的强度降低,另一方面,适量的矿渣掺入可以降低复合材料的成本。
因此,矿渣的掺量需要根据具体需求进行调控。
2. 地聚物改性调控:地聚物改性是提高复合材料性能的重要手段。
通过改变地聚物的交联结构、添加助剂等方式,可以调控复合材料的强度、硬度、耐磨性等性能。
3. 苯丙乳液调控:苯丙乳液中苯丙烯单体的含量、乳化剂的种类和用量等因素,都会影响到复合材料的性能。
因此,可以通过调控苯丙乳液的制备工艺和配方来达到调控复合材料性能的目的。
4. 后续处理调控:复合材料在后续处理过程中,如切割、研磨等,可以调控复合材料的形貌和表面性能。
合理的后续处理操作可以进一步提高复合材料的性能。
四、结论矿渣地聚物-苯丙乳液复合材料作为一种新型材料,具有广阔的应用前景。
实验24苯乙烯—丙烯酸酯乳液的制备
实验24 苯乙烯—丙烯酸酯乳液的制备一、实验目的1.学习乳液聚合的原理;2.学习聚苯乙烯乳液的合成方法;3.掌握聚苯乙烯和聚丙烯酸酯的红外特征峰;4.利用热失重分析仪(TGA )研究共聚物的热稳定性;5.掌握凝胶渗透色谱仪(GPC )的原理、使用和数据处理。
二、实验原理苯乙烯-丙烯酸酯(苯丙)乳液是苯乙烯(St )、丙烯酸酯类、丙烯酸类的多元共聚物的简称,是一大类容易制备、性能优良、应用广泛且符合环保要求的聚合物乳液[1]。
单体是形成聚合物的基础,决定着其乳液产品的物理、化学及机械性能。
合成苯丙乳液的共聚单体中,苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等为硬单体,赋予乳胶膜内聚力而使其具有一定的硬度、耐磨性和结构强度;丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯等为软单体,赋予乳胶膜以一定的柔韧性和耐久性。
丙烯酸为功能性单体,可提高附着力、润湿性和乳液稳定性,并赋予乳液一定的反应特性,如亲水性、交联性等。
除了丙烯酸以外,功能性单体还有丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯氰等[2, 3]。
苯丙乳液是用苯乙烯部分或全部代替纯丙烯酸酯系乳液中的甲基丙烯酸甲酯(MMA)的一种共聚乳液。
由于纯丙烯酸酯聚合物分子链中含有极性酯基,其耐水性较差,胶膜吸水后易发白;在一定条件下酯基还会分解而影响产品性能。
另外,丙烯酸酯聚合物特别是线性聚合物容易高温发粘,耐沾污性下降,低温变脆,韧性变差,即所谓“低脆高粘”,其耐热性也较差,高温下易泛黄。
St 与MMA 的均聚物T g 相近,采用St 替代部分MMA ,在共聚物中引入苯乙烯链段,可有效提高胶膜的耐水性、耐碱性、抗污性和抗粉化性;同时刚性苯环抑制了聚合物分子的运动,从而可提高聚合物的硬度和耐热性。
此外,引入St 还使成本大为降低[4]。
单体的组成,特别是硬单体与软单体的比例,会使苯丙乳液的许多性能发生变化,其中最主要的是乳胶膜的硬度和乳液的最低成膜温度会有显著的变化。
共聚单体的组成与所得的玻璃化温度g T 的关系如式(1)所示:3121231...i g g g g giw w w w T T T T T (1) 式中,i w 为共聚物中各单体的质量分数,g T 为共聚物玻璃化温度(单位为K ),gi T 为共聚物中各单体的均聚物的玻璃化温度。
有机硅改性苯丙乳液的制备及其性能研究
有机硅改性苯丙乳液的制备及其性能研究
1有机硅改性苯丙乳液
有机硅改性苯丙乳液是利用有机硅改性技术制备的一种乳液,它可以用于防止化学品、水蒸气和其他有害物质的侵入,增强物体的耐腐蚀性,更加经济实惠。
有机硅改性苯丙乳液的制备主要是将有机硅改性剂与苯丙乳液混合制成,其中有机硅改性剂可以通过有机合成技术和非电离反应获得。
混合液料会通过一定形态的设备,将所有原料均匀调合,加热或加压产生有效的乳液。
有机硅改性苯丙乳液性能优异,具有良好的抗气候老化性,耐低温性、高弹性、高抗耐磨性和高抗开裂性,并且具有极佳的耐电弧性和抗氧化性,可以抵抗高温和过热温度环境和化学降解,更加经济实惠。
因此,有机硅改性苯丙乳液不仅有着优良的化学稳定性,耐久性,柔韧性和耐磨性,还具有优良的电气性能、高抗开裂性和抗表面开裂性,是一种优良的保护剂。
它有着广泛的应用领域,比如轻轨交通、航空航天、海洋工程、新能源、电子设备等。
有机硅氟改性苯丙乳液的合成及性能研究
有机硅氟改性苯丙乳液的合成及性能研究1引言目前有关氟碳乳液、硅丙乳液外墙涂料的报道有不少,基本上都是单独进行氟改性或硅改性,而很少有将丙烯酸酷乳液同时进行氟硅改性的报道[95-97]。
用有机硅对丙烯酸酷乳液进行改性,配制的乳胶涂料的抗沾污性和耐候性均有明显提高。
然而由于乳液聚合体系中水的存在,活性有机硅烷在水中极易发生水解、自身交联、缩聚而失去活性,而且当有机硅含量较大时,易产生大量凝聚物[5,6,98]。
而此种改性是随着有机硅加入量的增大而提高的,所以有机硅改性丙烯酸酷乳液存在此方面的局限;用有机氟对其进行改性,由于氟烷基表面能低,易于向表面迁移,因此使涂膜具有较好的憎水性、抗沾污性,用此种乳液所配制的乳胶涂料,不仅具有良好的抗污性和抗紫外线能力,还具有自洁功能[57,88,99,100]。
但由于含氟丙烯酸酷价格昂贵,大量使用势必影响共聚物的应用范围,有机硅价格相对较低,具有低的表面能,在丙烯酸树脂乳液中接入一定数量的含氟硅单体进行改性,由于在分子中引入了键能较大的Si-O键和C-F键,赋予涂膜优异的耐候性、耐久性、耐化学药品性、防腐性、绝缘性、不易燃性、低温柔韧性、憎水性、非粘附性及耐污染性等性能[100,101-107]。
本文通过比较相同含量的有机硅和有机氟改性苯丙乳液,最后得出氟改性效果要比硅改性的好,但考虑到成本问题,决定同时应用硅氟对其进行改性。
研究了有机氟硅改性剂种类及不同配比对乳液性能的影响。
2实验部分2.1主要原料和仪器丙烯酸丁酷(BA):分析纯,天津市化学试剂研究所;苯乙烯(St),分析纯,天津市大茂化学试剂厂;丙烯酸(AA):分析纯,国药集团化学试剂有限公司;壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10):化学纯,上海山浦化工有限公司;十二烷基硫酸钠(SDS):分析纯,国药集团化学试剂有限公司;乙烯基三乙氧基硅烷(DB-151):工业级,应城市德邦化工新材料有限公司;过硫酸按(妙):分析纯,爱建德因赛上海引发剂有限公司;氨水:分析纯,质量分数为28%,天津市化学试剂研究所;碳酸氢钠:分析纯,国药集团化学试剂有限公司;四氢吠喃(THF):分析纯,天津市化学试剂研究所;去离子水:自制;N-乙基一轻乙基全氟辛基磺酞胺(DF-10)、全氟辛烷基磺酸四乙基胺(DF-248)、全氟丁基磺酸钾(DF-98):均为工业级,武汉市德孚经济发展有限公司;甲基丙烯酸十二氟庚酷:化学纯,国外进口;甲基丙烯酸:分析纯,天津市科密欧化学试剂开发中心;丙烯酞胺、N-经甲基丙烯酞胺:化学纯,天津市化学试剂研究所;对苯二酚(阻聚剂):分析纯,北京市北郊农场化工厂。
涂料用苯丙乳液合成工艺条件的优化
涂料用苯丙乳液合成工艺条件的优化涂料用苯丙乳液合成工艺条件的优化时间:2013-12-12 09:11来源:未知作者:admin1 前言随着环保意识的加强,各国对涂料中易挥发性有机化合物(VOC)排放量的规定日趋严格,水性涂料在工业涂料领域日益扩大,如乳胶涂料已占建筑涂料的90%左右。
苯丙乳液是丙烯酸、丙烯酸酯和苯乙烯类单体的多元共聚乳液[1-2],以其作为主要成膜物质所配制的苯丙乳液涂料无毒、无环境污染,有很好的耐候性、保色性、耐水性和耐碱性,是一种在质量和价格上均较为理想的涂料,很有发展前途。
本文以湖南汇华精细化学品有限公司的乳液聚合工艺合成了苯丙乳液,并对合成工艺进行了优化,以期对乳胶漆生产实践有所帮助。
2 合成工艺2. 1 乳液合成用真空泵抽取滴加缸内的空气,使真空度达到550 Pa 以上,将按配方混合好的单体及助剂(引发剂、乳化剂、消泡剂等)由下至上分别输入至2 个滴加缸,然后在带有夹套的反应釜内加入去离子水,搅拌、加热,当釜内温度升到70 °C 时,加入占质量分数为15%的混合单体。
继续升温至80 °C,通过转子流量计控制流量,双滴剩余混合单体及助剂(单体滴加速度稍大于助剂滴加速度),恒温(小于85 °C)滴加约2 h。
反应完毕后保温2 h,然后放料、过滤,送入贮罐降温至50 °C,用氨水调节pH 为10。
过滤、出料、灌装即得产品,整个生产周期约5 h。
2. 2 乳液性能所合成的苯丙乳液主要性能指标如表 1 所示。
2. 3 正交实验因素水平为了确定合成工艺最优条件,选定影响苯丙乳液质量的反应温度、乳化剂用量、引发剂用量这3 项因素,选用L9(34)进行正交实验,正交实验因素水平表见表2。
3 结果与讨论3.1 正交实验结果与极差分析正交实验结果和极差分析见表 3。
由表3 可知,RB > RA > RC,即乳化剂的用量对转化率影响最大,温度次之,最后是引发剂的用量。
有机硅改性苯丙乳液制备及其作为涂料印花粘合剂应用
有机硅改性苯丙乳液地制备及其作为涂料印花粘合剂地应用(一>苯丙乳液是苯乙烯和丙烯酸酯类单体地共聚乳液.聚苯乙烯吸水性低,价格便宜,但受紫外线照射易黄变,质脆,耐冲击性差,与丙烯酸酯共聚,其性能能得到改善.苯丙乳液是目前我国最广泛使用地乳液品种,它地性能优良,具有很好地颜料亲和力、耐碱性、耐油性、高光泽、耐光性和抗沾污性,在建筑涂料、金属表面涂料、粘合剂和胶粘剂等方面有着广泛地用途.但由于苯丙乳液地耐水性、耐氧化、耐气候老化、耐水性、抗张强度等方面仍存在一定地缺陷.聚有机硅氧烷(简称有机硅>主链为Si-0-Si键为无机结构,侧链为-CH3等有机基团,是一类典型地半无机半有机高分子.由于有机硅中Si-O键能高、内旋转能垒低、分子摩尔体积大、表面能小等特性,因而其具有优异地耐高低温性、疏水性、电绝缘性等.用有机硅氧烷对苯丙乳液进行改性,可以综合二者地优点,改善丙烯酸酯“热粘冷脆”、耐候、耐水等性能,在理论和应用上都有重要地意义.1 有机硅改性丙烯酸酯聚合物地方法有机硅改性丙烯酸酯聚合物地方法主要有两种,第一种是物理改性法(即冷拼法>,一般效果不佳;第二种是化学改性法.化学改性法是基于有机硅与聚丙烯酸酯之间地化学反应,其优点是将有机硅分子以化学键地形式接合到丙烯酸酯大分子上,从结构、组成上完成对丙烯酸酯地改性,达到分子级地效果.化学改性法根据不同地化学键合方式,可以分为硅丙缩合法和硅丙加成法. 1.1物理共混法物理共混法是利用各组分问地协同效应或互补效应M改善丙烯酸酯性能地有效方法之一,按照共混地形式,该方法可以分为本体共混和乳液共混.一般来说,采用此方法得到地共混乳液稳定性不好,容易发生相分离,这是由于聚硅氧烷地表面自由能低及聚硅氧烷与丙烯酸酯聚合物地相容性差所造成地.可以采用两种方法来改善共混乳液地混溶性,一种方法是加入增溶剂以降低两相间地界面张力;另一种方法是加入交联剂以降低聚硅氧烷地分子迁移率. 1.2化学改性法1.2. 1 硅丙缩合法硅丙缩(聚>合反应是有机硅改性聚丙烯酸酯地工艺是首先制备出带羟基、氨基、烷氧基或环氧基地有机硅树脂,通过缩合或缩聚反应使其与丙烯酸酯链上地活性官能团反应,从而将聚硅氧烷键合到丙烯酸树脂上.反应方程式为:1.2. 2 硅丙加成法采用含双键地有机硅单体(如乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基二乙氧基甲基硅烷譬>与丙烯酸酯其聚,在聚合物侧链引入硅氧烷,其反应方程式如下:经有机硅接枝改性地丙烯酸乳液,其低温交联性更佳,同时在成膜固化后其力学性能和耐水性都有不同程度地增强.本研究结合产品应用实验,研制了一种易于合成并且使用性能良好地有机硅改性苯丙共聚地自交联型印花粘合剂.2 实验2.1主要原料和仪器乙烯基二乙氧基硅烷(A-151,分析纯>、丙烯酸丁酯(BA,分析纯>、苯乙烯(St,分析纯>、甲基丙烯酸甲酯(MMA,分析纯>、丙烯酸(AA,化学纯>、丙烯酰胺(AM,化学纯>、N-羟甲基丙烯酰胺(化学纯>;十二烷基苯磺酸钠(SDS,化学纯>;异构十三醇聚氧乙烯醚(1370>和过硫酸铵(APS,分析纯>;氨水(分析纯,质量分数25%>.傅立叶红外光谱仪,A VA TAR360,美国NICOLET公司;精密增力电动搅拌器,JJ-1型. 2.2有机硅改性苯丙共聚乳液地合成方法及原理本研究采刚预乳化法合成硅丙苯共聚乳液,首先将三分之二地乳化剂(1370和SDS>投入去离子水,搅拌使其溶解;然后加入BA、St、AA等混合单体,最后加入有机硅改性剂A-151,强力搅拌1h,制成预乳液;另将引发剂APS溶入适量水中配制成溶液.在装有回流冷凝器、电动搅拌器、恒压液滴漏斗和温度计地500ml四口烧瓶中,加入去离子水和剩余乳化剂,搅拌溶解,并加入适量地预乳液作为种子乳液,再加入部分引发剂,然后开始升温,当温度升至75~80℃液体变蓝,引发反应10~15min,开始滴加剩余预乳液利引发剂,在1~1.5h滴加完毕,然后恒温反应1~2h;降温至40℃以下,用氨水调节pH值至7~8.过滤保存.其主要化学反应式如下:有机硅改性苯丙乳液地制备及其作为涂料印花粘合剂地应用(二>2.3有机硅改性苯丙共聚乳液地结构分析苯丙共聚乳液是以便单体苯乙烯和软单体丙烯酸丁酯为主要反应原料,其中软单体丙烯酸丁酯能赋予涂膜良好地柔韧性、延展性、附着力和绕去性,能较好地改善苯乙烯涂膜地硬、脆等物性.甲基丙烯酸甲酯是硬单体,使聚合物具有较好地耐候性、抗水解性和抗吸水性.交联剂丙烯酸、N-羟甲基丙烯酸甲酯地能改善聚合物地成膜性,并能提高聚合物地附着力.有机硅改性剂乙烯基三乙氧基硅烷地引入,不仅能够改善苯丙聚合物地成膜性能,提高苯丙聚合物地附着力,还能提升其低温交联性能.同时由于Si-O-C柔性段地引入,苯丙聚合物涂膜地柔韧性和延展性能等都能得到显著改善.图1是经乙烯基二乙氧基硅烷改性地苯丙聚合物地红外波谱图,在1628cm-1,1466cm-1处可以看到苯环地骨架振动峰,在1680cm-1处为酰胺地C-0伸缩振动峰.由于在反应体系中采用氨水来调节聚合物地PH值,在图1中还明显出现了伯胺地特征吸收峰3445cm-1和3346cm-1.在1000~1100cm-1可以看到地吸收峰加强是Si-O键与苯乙烯-丙烯酸酯聚合物地c-O键相互叠加地结果,说明接枝聚合物地生成.在图1中没有发现1600cm-1附近双键地伸缩吸收峰,说明乙烯基三乙氧基硅烷中地双键发生共聚已不复存在.图1有机硅改性苯丙聚合物地红外光谱图3 涂料印花应用实验3.1涂料印花配方及工艺印花工艺如图2所示,所用配方如表1所示.图2印花工艺示煮图表1涂料印花粘合剂配方3.2应用性能测试3. 2.1 测试方法摩擦牢度测试:按照GB/T 3920-1997标准进行测定.按照GB251—1984标准,在标准光源箱地D65光源下,使用评定沾色用地灰色卡对沾色织物进行评定.水洗牢度地测定:将50mmx80mm印花布试样置于60℃、1%皂液中,皂液经剪切速率0.25m/s地u形搅拌棒搅拌,30min后取出沿横纹方向搓洗100次,观察花位变化程度.1级表示有裂纹及脱落;2级表示有针孔及掉渣;3级表示无针孔但有掉渣;4级表示无针孔但有云影;5级表示无针孔及云影. 3.2. 2 测试结果针对不同涂料含量地涂料印花测试结果如表2所示.经有机硅改性后地苯丙聚合物作为涂料印花粘合剂,其摩擦牢度测试和水洗牢度测试结果都优于传统地聚丙烯酸酯印花粘合剂,其各项性能均符合GBl8 401—2003标准,且经其整理后地织物,其手感更加柔软,色泽更艳丽.因而采用乙烯基三乙氧基硅烷改性苯丙聚合物作为涂料印花粘合剂是十分可行地.表2有机硅改性苯丙粘合剂地性能4 结论以苯乙烯和丙烯酸丁酯为聚合主单体,并在其预乳体系中引入乙烯基三乙氧基硅烷,通过预乳化半连续乳液聚合地方法合成了有机硅改性苯丙乳液聚合物.在苯丙聚合物体系中引入乙烯基三乙氧基硅烷,不仅提升了苯丙聚合物地低温交联性,而且极大地改善了苯丙聚合物涂膜地柔韧性和延展性.采用该聚合物作为涂料印花粘合剂,其手感柔软,摩擦牢度和耐水洗牢度等指标也较为理想.。
苯丙乳液的合成及其改性
i.单体预乳化
在250ml三口烧瓶中,加入50ml水,1.7g十二烷基硫酸钠,1.7gJS86,搅拌溶解后在依次加入1.4ml丙烯酸,6.6ml甲基丙烯酸甲酯,15.6ml丙烯酸丁酯,15.7ml苯乙烯,室温下搅拌乳化30min。
ii.聚合
称取0.5g过硫酸钾于锥形瓶中,用10ml水溶解配成引发剂溶液,置于三口烧瓶中。将所有的单体预乳化液置于恒压滴液漏斗中,搅拌并升温至78℃后,缓慢滴加至单体预乳化液的2/3,约20min滴完,使三口瓶中的溶液呈微蓝色。然后加入由0.5g过硫酸钾和10ml水溶解配成引发剂溶液,并将剩余的单体预乳化液,2.5h内滴完。当单体预乳化液滴加完毕后,再加入由0.5g过硫酸钾和10ml水溶解配成引发剂溶液。缓慢升温至90℃,熟化1h,冷却反应液至60℃,加氨水调pH至8(微碱性),出料。
iv.乳化搅拌时间:越长越好,反应前总时间多于 1 个半小时。
(4)实验数据处理方法
a.乳液凝胶率:将制备的乳液过滤,残余物置于烘箱中烘干称重。
凝胶率=[(凝胶物质量)/(单体总质量)]*100%
b.乳液固含量:将大约1ml产品滴加到玻璃片上,并称量其质量,然后将产品置于烘箱中烘干称重。
固含量=[(烘干后总质量)/(烘干前总质量)]*100%
c.乳液Ca离子稳定性:分别量取1ml产品和10ml的5%氯化钙溶液,加入到小烧杯中,并观察现象。
d.耐水性:分别量取1ml产品和10ml的水,加入到小烧杯中,并观察现象。
e.乳液粘度:使用NDJ-4型旋转粘度计测量产品的粘度。
f.涂膜附着力:将产品涂抹在铝片上,烘干,制作成膜,并用尺子和刀在铝片上画0.5*0.5的正方格,最后观察膜的脱落情况(拿起来看掉落几格)。
有机硅改性自干型苯丙乳液的制备
乙氧基硅 烷 ( A C 一 7 5 ) , 化学 纯 , 道康 宁化工 有 限公
司 ;去离 子水 。
1 . 2 改性 乳 液 的制 备 方法
机硅单 体有 :乙烯基 三 甲氧基 硅烷 、 乙烯 基三 乙氧
基硅烷 、 乙烯 基 三异 丙 基 硅烷 、 1 , 一 ( 甲基 丙烯 酰 氧 基 )
合乳化剂投入反应容器 中, 高速搅拌 1 0 a r i n 后, 将余 下的丙烯酸酯单体 、 乙烯基单体和有机硅单体依次加
入 反 应容 器 中 , 高速 乳 化分 散 , 制 得壳 层 预乳 液 ;然
内, 但如果乳液的 值在此范 围内时 , 成膜后乳胶膜
过软 , 涂膜 硬 度 不 能达 标 。高温 环 境 下使 用 时 容 易返 黏, 并 且 耐盐 雾 性 也会 削 弱 , 因此 需 要 提高 聚合 物乳 液 的 ,以提 高漆 膜 的硬 度 及其 耐 腐蚀 性 。当 过 高 时, 虽 然 有助 于 提 高涂 膜 的 硬度 和 耐 腐蚀 性 , 但 乳 液 常 温成 膜 困难 , 须 加 入 足 够 多 的高 沸 点 有 机 溶 剂 作 为成 膜 助剂 , 但 过 多 的有 机溶 剂 不 利 于环 保 。 在保 证 乳液 涂膜有一定硬度 , 并 且 在 成 :苯 丙乳液 ;有机硅单体 ;改性 ;耐腐蚀性
中图分 类号 :T Q 6 3 0 . 6 文 献标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 9 — 1 6 9 6 ( 2 0 1 3) 0 8 — 0 0 1 5 — 0 5
0 引 言
丙烯酸酯类室温 固化涂料与传统 的热 固性涂料
乙氧基硅烷 ( A C 一 7 5 ) 的用量对乳液及其涂膜性能的影响。 试验 结果表 明:复合 阴, 非 离子乳化 剂配
羟基硅油改性苯丙乳液的合成及性能_刘德峥
羟基硅油改性苯丙乳液的合成及性能刘德峥(平原大学化工系,河南新乡453003) 摘要:研究了羟基硅油改性苯丙乳液的聚合工艺条件,并对其性能及涂膜的性能进行了初步探讨。
最佳工艺条件为:采用阴离子型乳化剂SDBS 与非离子型乳化剂OP -10并用的复合乳化剂及过硫酸铵/硫酸亚铁/雕白粉氧化还原引发剂,m (BA )∶m (St )∶m (硅油)为45∶44∶11,反应温度为65~70℃,反应时间为4~5h 。
改性后的乳液机械稳定性、化学稳定性、耐水性均达到要求;用此乳液配制的乳胶涂料的耐水性、耐碱性、耐擦洗性和耐候性大大提高。
关键词:苯丙乳液,改性,羟基硅油,乳胶涂料收稿日期:2002-02-06。
作者简介:刘德峥(1952-),男,副教授,系副主任,从事精细化工专业的教学与科研工作。
苯丙乳液是由苯乙烯、丙烯酸酯类单体共聚而成的乳液,具有无毒无味、不燃不爆、污染小,与颜料粘接强度高等优点;且通用性和适用性强,是生产内外墙乳胶涂料价廉物美的乳液品种[1~5]。
但此类乳液也存在耐水性、耐擦洗性和耐候性差等缺点[5~7]。
为此,本文根据应用性能的要求,依据分子设计原理,在苯丙共聚乳液中引入少量聚硅氧烷链段,以提高其耐水性、耐擦洗性和耐候性。
1 实验111 主要原料及仪器苯乙烯(St ):工业级,北京燕山石化公司;丙烯酸丁酯(BA )、甲基丙烯酸(MAA ):工业级,北京东方化工厂;以上单体均经减压蒸馏除去阻聚剂后使用。
甲基丙烯酸-2-羟丙酯:工业级,上海珊瑚化工厂;羟基硅油:工业级,粘度(20℃)≤25mm 2/s ,羟基质量分数≥8%,中蓝晨光化工研究院;十二烷基苯磺酸钠(SDBS ):工业级,上海洗涤剂厂;聚氧乙烯辛基苯基醚(OP -10):工业级,上海助剂厂;过硫酸铵(APS ):CP ,北京化工厂。
旋转式粘度计:NDJ -79型,上海天平仪器厂;粘度计:涂-4,上海环境工程公司;粒径分析仪:Coulter L SZ 230型,美国;拉力试验机:XL -250A 型,无锡化工机械厂;人工老化机:紫外线碳弧灯型,兰州北方涂料研究院。
环氧改性苯丙乳液及其乳胶漆的制备_丛修杰
环氧改性苯丙乳液及其乳胶漆的制备
丛修杰, 林 璜, 姜润田, 张振伟, 马玉翔
250022) ( 济南大学化学与环境工程学院 , 济南
摘 要 : 以环氧树脂为交联剂 , 在室温下实现 了对 苯丙乳 液的 交联 改性 , 制得 的环 氧改性 苯丙 乳液克 服了 苯丙 乳液的 缺点 。 介绍了环氧改性苯丙乳液及其乳胶漆的配方 、 制备工艺及性能指标 。 关键词 : 环氧苯丙乳液 , 室温交联 , 乳胶漆 中图分类号 : T Q 633 9 文献标识码 : A 文章编号 : 1003- 1324( 2003) 03- 0033- 02
表2 组分 原料名称 去离子水 O P- 10 M S- 1 苯乙烯 丙烯酸丁酯 丙烯酸乙酯 十二烷基硫醇 丙烯酸 N - 羟甲基丙烯酰胺 氨水 ( 26% ) 去离子水 苯丙乳液配方 原料名称 质量 / g 125 2 1. 2 0. 5 0. 3
苯丙乳液由于具有良好的耐候性、 耐碱性和耐 水性等优点, 在涂 料等行业中得到 了广泛的应用。 但其涂膜的光泽、 耐溶剂性和耐污染性较差, 硬度和 抗张强度等力学性能也相对不足 , 限制了它的应用 领域 , 因而有必要对其进行改性, 以提高其性能。我 们以环氧树脂为交联剂, 对含羧基的苯丙乳液进行 交联改性
[ 2]
交联树脂 单体 功能单体 乳化剂 引发剂 交联剂 链转移剂 pH 调节剂 固化剂
有机硅改性苯丙乳液的合成及在涂料中的应用
有机硅改性苯丙乳液的合成及在涂料中的应用有机硅改性苯丙乳液的合成及在涂料中的应用一、引言有机硅改性苯丙乳液是一种新型的涂料材料,具有优异的性能和广泛的应用前景。
本文将介绍有机硅改性苯丙乳液的合成方法,并探讨其在涂料中的应用。
二、有机硅改性苯丙乳液的合成方法有机硅改性苯丙乳液的合成方法主要包括以下几个步骤:1. 原材料准备:准备苯丙乳液、有机硅改性剂、乳化剂等原材料。
2. 乳化剂的添加:将乳化剂溶解在适量的水中,并搅拌均匀。
3. 苯丙乳液的添加:将苯丙乳液慢慢添加到乳化剂溶液中,并继续搅拌。
4. 有机硅改性剂的添加:将预先准备好的有机硅改性剂慢慢添加到乳化剂溶液中,并继续搅拌。
5. 乳化过程:将溶液进行乳化处理,通常需要使用高剪切设备进行搅拌。
6. 稳定化处理:加入稳定剂,以提高乳液的稳定性,并继续搅拌。
7. 过滤和包装:通过过滤去除悬浮的颗粒物,然后将乳液进行包装。
三、有机硅改性苯丙乳液的应用有机硅改性苯丙乳液在涂料中具有广泛的应用前景,其中主要包括以下几个方面:1. 提高涂料的耐候性:有机硅改性苯丙乳液可以有效提高涂料的耐候性,使涂层能够长时间抵御紫外线、水分、氧气等外界因素的侵蚀,从而延长涂料的使用寿命。
2. 提高涂料的耐腐蚀性:有机硅改性苯丙乳液的引入可以提高涂料的耐腐蚀性能,对于装饰材料、汽车涂料等具有很好的应用价值。
3. 改善涂料的抗污染性:有机硅改性苯丙乳液具有疏水性,可以有效地防止污染物附着在涂层表面,从而改善涂料的抗污染性能。
4. 提高涂料的耐磨性:有机硅改性苯丙乳液可以提高涂料的耐磨性,使涂层具有更好的抗划伤性能,适用于高耐磨、高频使用的场所。
5. 改善涂料的附着力:有机硅改性苯丙乳液的引入可以提高涂料的附着力,使涂层更牢固地附着在基材上,提高涂料的使用寿命。
四、结论有机硅改性苯丙乳液是一种具有广泛应用前景的涂料材料,其合成方法简单、成本较低,可以有效提高涂料的性能。
通过引入有机硅改性苯丙乳液,可以提高涂料的耐候性、耐腐蚀性、抗污染性、耐磨性和附着力等方面的性能。
苯丙乳液的合成实验报告
苯丙乳液的合成实验报告本文旨在对苯丙乳液的合成实验进行详细的描述和分析,从合成方法、反应机理、实验条件等多个方面进行探讨。
一、实验原理苯丙乳液是一种聚合物乳液,是以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和苯乙烯等单体为原料,通过自由基聚合反应制得的、具有很好的稳定性和机械性能的乳液。
苯丙乳液广泛应用于各种涂料、粘合剂、胶乳胶等领域。
二、实验步骤1、试剂准备:按照所需质量分别称取甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、苯乙烯、十六烷基苄基二甲基氯化铵和KPS。
2、反应器准备:称取所需量的水和十六烷基苄基二甲基氯化铵放入反应器中。
3、添加甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯:将反应器放在磁力搅拌器上,加热至70℃,加入甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯,保持70℃反应30分钟。
4、添加苯乙烯:缓慢加入苯乙烯到反应器中,反应温度升至90℃,并维持90℃反应3小时。
5、冷却:关闭搅拌器,降低反应器温度至室温。
6、分散剂添加:在分散剂中加入KPS,充分溶解,缓慢滴入反应器中,并继续搅拌30分钟。
7、过滤、洗涤:将反应物放入漏斗中,过滤掉未反应的杂质,洗涤。
8、干燥:将产物置于烘箱中干燥至恒定重。
三、实验结果本次实验合成得到了颜色透明的苯丙乳液,产率为78.9%。
四、实验分析1、反应机理苯丙乳液的合成反应机理为自由基聚合反应。
在反应体系中,十六烷基苄基二甲基氯化铵和KPS作为引发剂,引发自由基的产生。
甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯在引发剂的作用下发生聚合反应,生成甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯嵌段共聚物。
最后,苯乙烯加入反应体系中,与前面聚合得到的共聚物发生反应,生成苯乙烯接枝共聚物。
2、实验条件本次实验的反应条件为聚合反应的一般条件,反应器温度为70℃~90℃,聚合时间为3小时。
在反应过程中,十六烷基苄基二甲基氯化铵和KPS的用量对形成苯丙乳液的稳定性有很大的影响。
此外,加入分散剂有助于分散形成的苯丙乳液小颗粒,提高苯丙乳液的机械性能。
五、实验总结本次实验成功合成了苯丙乳液,并对实验方法和反应机理做了详细解释。
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广州大学化学化工学院
令狐采学
本科学生综合性、设计性实验报告实验课程高分子合成实验
实验项目苯丙乳液的合成及其改性
专业应用化学班级 10应化
学号 1005100073 姓名邓亚中
指导教师宋建华
开课学期 2012 至 2013 学年 2 学期时间2013 年 5 月 9 日
一、实验方案设计
使表面活性剂的分配不平衡,导致溶解在水相中的表面活性剂移过来,胶束中的进入水中,以建立新的平衡。
随着聚合反应的行进,胶束最终全部消失。
从此时起不再有在胶束内形成的聚合物了。
这就是说,反应体系中的聚合物颗粒数从此开始恒定了。
这称为第一阶段。
在这阶段以后,聚合反应的速度就受控于单体从单体液滴经水相移向成长中聚合物颗粒的速度了,在这阶段中,总的反应速度是加速的,因为成长中的聚合物颗粒是在不断地增加着的。
随着自由基不断地在水相中产生,低聚物自由基也不断地产生,不断进入聚合物颗粒。
如果进入的是一个正在链增长的聚合物颗 1粒,由于自由基的高反应性,那么两个自由基相互反应会立即使链终止,待另一个低聚自由基再次进入后使链增长重新开始。
这样,从整个体系统计地说,有一半颗粒处于链增长状态,另一半处于链终止状态。
这样反复地进行,直至液滴中单体耗尽,这称为第二阶段。
在这阶段中由于颗粒数基本上是恒定的,所以反应速度也基本上是恒定。
液滴中单体耗尽后,聚合反应只在残存于聚合物颗粒中的单体上进行,而这些单体也逐渐减少,所以反应速度就逐渐减慢了,直至这些单体耗尽,于是聚合反应就终止了,这称为第三阶段。
乳液聚合技术重要的特征为分隔效应,即聚合增长中心被分隔在为数众多的聚合场所内, 这一特征使得乳液聚合过程具有较高的聚合速度以及产物分子量高等优点, 同时还使生产工艺乃至产品结构和性能易于控制和调整,通过聚合工艺来实现聚合物结构和性能的优化。
乳液聚合方法及聚合产物也存在自身的缺点。
例如,自由基碎片及乳化剞的存在使得乳液聚合产物不能高于高纯领域;与本体聚合相比,乳液聚合的反应器有效容积量由于分散介质的存在而被降低。
(2)本课题的聚合机理:使用含乙烯基的有机硅烷改性苯丙乳液,是直接利用乙烯基有机硅氧烷单体中的双键和苯丙乳液单体进行自由基聚合,其分子结构较小,相对聚有机硅氧烷大单体来说更容易与苯丙乳液共聚,因此使用较少的用量就可以达到改性要求。
乙烯基三乙氧基硅烷(VTES )对苯丙乳液进行改性,一方面可通过烷氧基的水解缩合反应形成交联结构,提高共聚物的强度,改进性能;另一方面, 共聚物中未反应完的 Si-OH 基可与无机基材表面的羟基等作用,形成氢键或化学键,提高与被粘表面的粘接强度。
3.实验装置与材料 (1)实验设备
三口烧瓶、冷凝管、恒压滴液漏斗、电动搅拌器、恒温浴、温度计、玻璃棒、烧杯、分析天平
(2)实验药品
设备装置图
药品名称 分子量 规格 用量 苯丙乳液
苯丙乳液改性 十二烷基硫
酸钠 288.38 A.R 1.7g 3.4g
JS86 1.7g 3.4g 丙烯酸 1.4ml 1.4ml 甲基丙烯酸
甲酯
6.6ml 6.6ml
丙烯酸丁酯 128.17 A.R 15.6ml 15.6ml 苯乙烯 104.14 A.R 15.7ml 15.7ml 氨水 -- -- 适量 适量 有机硅
(KH-570) -- -- -- 1.44ml
乙二醇 62.07 A.R -- 0.4ml 过硫酸钾 170.32 A.R 1.5g 1.5g
4. 实验方法步骤及注意事项
(1)实验流程图
(2)实验详细步骤
a.苯丙乳液的合成:
i.单体预乳化
在250ml三口烧瓶中,加入50ml水,1.7g十二烷基硫酸钠,1.7gJS86,搅拌溶解后在依次加入1.4ml丙烯酸,6.6ml甲基丙烯酸甲酯,15.6ml丙烯酸丁酯,15.7ml苯乙烯,室温下搅拌乳化30min。
ii.聚合
称取0.5g过硫酸钾于锥形瓶中,用10ml水溶解配成引发剂溶液,置于三口烧瓶中。
将所有的单体预乳化液置于恒压滴液漏斗中,搅拌并升温至78℃后,缓慢滴加至单体预乳化液的2/3,约20min滴完,使三口瓶中的溶液呈微蓝色。
然后加入由0.5g 过硫酸钾和10ml水溶解配成引发剂溶液,并将剩余的单体预乳化液,2.5h内滴完。
当单体预乳化液滴加完毕后,再加入由0.5g过硫酸钾和10ml水溶解配成引发剂溶液。
缓慢升温至90℃,熟化1h,冷却反应液至60℃,加氨水调pH至8(微碱性),出料。
iii.各项性能测试
b.苯丙乳液改性:
i.单体预乳化
在250ml三口烧瓶中,加入50ml水,3.4g十二烷基硫酸钠,3.4gJS86,搅拌溶解后在依次加入1.4ml丙烯酸,6.6ml甲基丙烯酸甲酯,15.6ml丙烯酸丁酯,15.7ml苯乙烯,室温下搅拌乳化30min。
取2/3的单体预乳化液,加入 1.44ml有机硅(KH-570)和0.4ml乙二醇,室温下搅拌乳化30min,配置成单体改性预乳化液。
ii.聚合
称取0.5g过硫酸钾于锥形瓶中,用10ml水溶解配成引发剂溶液,置于三口烧瓶中。
将1/3的单体预乳化液置于恒压滴液漏斗中,搅拌并升温至78℃后,缓慢滴加完毕,使三口瓶中的溶液呈微蓝色。
然后加入由0.5g过硫酸钾和10ml水溶解配成引发剂溶液,并滴加2/3的单体改性预乳化液,2.5h内滴完。
当单体改性预乳化液滴加完毕后,再加入由0.5g过硫酸钾和10ml水溶解配成引发剂溶液。
缓慢升温至90℃,熟化1h,冷却反应液至60℃,加氨水调pH至8(微碱性),出料。
iii.各项性能测试
(3)实验注意事项
i.严格控制好温度(80℃左右),不能过高,否则会导致产品性质改变。
ii.刚开始聚合的时候,要缓慢的加入单体预乳化液(每滴4秒左右),直到溶液呈微蓝色,才能加快滴加速度(每滴2秒左右),总的来说不宜过快。
iii.引发剂溶液一定要到用的时候才能配置,不能预先配好。
(过硫酸钾遇水会分解)。
二、实验报告
三、实验总结。