含氟丙烯酸酯聚合物乳液的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、本研究以聚乙烯醇為分散保護(hù)劑，以苯乙烯、丙烯酸丁酯為主要單體，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)、甲基丙烯酸(MAA)及甲基丙烯酸十二氟庚酯(FM)為功能性單體，以丙烯酸十八酯(ODA)作為防水和柔性單體，采用無皂乳液聚合制備出穩(wěn)定的多元陽離子型含氟丙烯酸酯共聚物乳液。研究了乳液聚合的影響因素以及乳液和乳膠膜的相關(guān)性能，測定了含氟丙烯酸酯共聚物的結(jié)構(gòu)與性能。 陽離子含氟丙烯酸酯共聚物乳液應(yīng)用于造紙工業(yè)，可作為表面處理劑，用于

2、表面施膠和漿內(nèi)施膠。本文對含氟乳液表面施膠的作用機(jī)理及其對紙張的防水防油機(jī)理進(jìn)行了初步探討。 研究結(jié)果表明： (1)無皂乳液聚合制備含氟丙烯酸酯共聚物乳液的較佳工藝：種子聚合法、氧化還原引發(fā)劑。m(FM)：m(BA)：m(St)：m(MAA)=10:14:10:4)、w(PVA)=6％～8％，w(ODA)=0.5％～1％，w[m(KPS)：m(NaHSO3)=1:0.6]≈2％～3％，w(DMC)=20％～25％，聚合溫

3、度60℃～70℃，pH=7～8，在反應(yīng)初期加入1/4的單體及引發(fā)劑，反應(yīng)30min，然后在2h內(nèi)緩慢滴加完剩余單體及引發(fā)劑，繼續(xù)反應(yīng)4h。 (2)硬軟單體配比為1:1～1:1.5范圍內(nèi)，乳膠膜的成膜性能較好；引發(fā)劑用量增加，乳膠膜的耐水性降低；含氟單體量增加，乳膠膜的耐水性、耐溶劑性隨之增強(qiáng)，乳膠膜的拉伸強(qiáng)度隨之增大，斷裂伸長率隨之減小。 (3)通過液體在乳膠膜表面接觸角大小的變化，表明熱處理有利于含氟共聚物中的含氟鏈段

4、在乳膠膜表面富集；隨著含氟單體量的增加，乳膠膜表面自由能下降。 (4)FT-IR證實了P(St-BA-DMC-FM-MAA)中各單體單元的存在；TEM測定乳液粒子呈規(guī)則的球形，顆粒表面光滑，粒子分布較為均一，經(jīng)測量計算乳膠粒平均粒徑為96～102nm；DLLS測定乳液粒子分布較為均一，乳液平均粒徑為192.0nm；DSC測定共聚物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為43～47℃；共聚物的單個Tg說明共聚物中各個組分的相溶性很好，不存在微相分離區(qū)，這

5、也為水溶液無皂共聚合能夠代替溶液聚合提供了有力的證據(jù)。 (5)SEM發(fā)現(xiàn)，未進(jìn)行表面施膠的紙張，紙張纖維比較松散，細(xì)小纖維容易脫落。經(jīng)表面施膠的紙張，細(xì)小纖維互相粘結(jié)成片后和粗纖維貫串起來，從而使纖維編織的更加緊密，空隙率降低。 (6)單獨使用含氟乳液對紙張進(jìn)行表面施膠，水和油滴在紙張上所成的接觸角最大可分別達(dá)到121°和80°，同時紙張的抗張強(qiáng)度(裂斷長)、耐折度，白度、平滑度分別提高10.46％、7.14％、0.25