丙烯酸改性氯化聚丙烯乳液的合成与性能.doc

丙烯酸改性氯化聚丙烯乳液的合成与性能 采用溶液法用含亲水单元的丙烯酸混合单体与氯化聚丙烯进行自由基接枝共聚反应，制得丙烯酸改性氯化聚丙烯，将其中和后加水分散即得丙烯酸改性氯化聚丙烯乳液。研究了丙烯酸混合单体浓度、中和度和甲基丙烯酸含量对乳液性能的影响，当丙烯酸混合单体与氯化聚丙烯的质量比为015～115、甲基丙烯酸含量为15%～20%、中和度为80%～120%时，制备的水性乳液具有良好的稳定性和水分散性，乳液涂膜对聚丙烯板具有很好的附着力和光泽。 】0.引言 近年来，随着人们环保意识的增强和各国法规对涂料体系中挥发性有机化合物(VOC)含量的严格限制，水性涂料的研究得到了很大的发展。氯化聚丙烯对聚烯烃塑料具有良好的附着性能[1]，因此其水性化的研究也倍受关注[2]。笔者对氯化聚丙烯作过一些研究工作[3]。氯化聚丙烯本身极性很低，为了便于使其乳化，需要设法在其分子链中引入强亲水链段或者在体系中加入亲水亲油组分。根据乳液制备方法的不同，可以分为机械法、相反转法和化学改性法。前两种方法制得的乳液中含有乳化剂，乳化剂的存在会影响乳液的稳定性和涂膜性能[2]。而化学改性法制得的粒子较细，乳液稳定性好。目前国内对采用化学改性法制备水性氯化聚丙烯的研究报道很少。因此本文以国产氯化聚丙烯为原料，采用丙烯酸混合单体对氯化聚丙烯进行接枝改性，制得改性氯化聚丙烯乳液。研究了单体浓度、中和度、甲基丙烯酸含量等因素对乳液性能的影响，并用红外光谱对接枝共聚物和乳液进行了表征，测定了乳液涂膜的附着力和光泽。 1.实验部分 1.1实验原料和仪器 氯化聚丙烯(CPP)：广州金珠江化学公司，氯含量为30%(质量分数)；甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯：分析纯，用前减压蒸馏，冰箱冷藏，天津市光复精细化工研究所；α-甲基丙烯酸：分析纯，使用前减压蒸馏，冰箱冷藏，天津市华东试剂厂；过氧化二苯甲酰(BPO)：分析纯，用氯仿、甲醇重结晶；甲苯、甲醇：分析纯，天津华东试剂厂；二甲胺基乙醇：化学纯，上海三爱思试剂有限公司；表面润湿剂：工业品，上海锦山化工有限公司。JY92-Ⅱ型超声波细胞粉碎机：宁波新芝生物科技股份有限公司。 1.2丙烯酸改性氯化聚丙烯乳液的制备 在四口烧瓶中加入定量的CPP和甲苯，在N2气氛下加热搅拌使之溶解，然后在指定温度下滴加BPO和甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、α-甲基丙烯酸和甲苯的混合溶液(单体的物质的量比为1∶1∶1)，滴加完后再滴加少量BPO的甲苯溶液，继续恒温反应一定时间后终止反应，得到丙烯酸改性的CPP溶液。然后降温至一定温度，按照计算的中和度，滴加浓度为10%的二甲胺基乙醇的水溶液，滴加完后搅拌30min；再滴加定量的蒸馏水，高速搅拌分散30min后，用超声波再处理一段时间后，加入表面润湿剂，搅拌均匀，即得丙烯酸改性氯化聚丙烯乳液。 1.3分析与测试 1.3.1丙烯酸改性氯化聚丙烯的纯化 甲基丙烯酸的均聚物溶于甲醇[4]，甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的均聚物溶于丙酮[4-5]。采用三角相图均匀布点的方法用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸合成了20种丙烯酸树脂，并通过试验证明20种树脂都可以溶于甲醇和丙酮，说明这3种单体的共聚物可以溶于甲醇和丙酮中[6]。称取质量为m1的丙烯酸改性的CPP溶液，烘干至恒质量，然后在索氏抽提器中分别用甲醇和丙酮的混合液(质量比1∶1)抽提48h以除去单体共聚物和均聚物，得到纯化的丙烯酸改性CPP，在真空干燥箱中烘干至恒质量。 1.3.2乳液性能测试 离心稳定性：用北京医用离心机厂生产的LD4-2型离心机测定，在室温下以3000r/min离心，观察30min后乳液的分层和沉淀情况。乳液电导率：用上海雷磁仪器厂生产的DDS-307电导率仪测定乳液在25℃时的电导率。乳液黏度：用上海同济大学生产的NDJ-79型旋转黏度计于25℃测定乳液的黏度。乳液水分散性：采用目测法，分为3个等级，1级：分散液均匀，乳白色无颗粒；2级：分散液白色较均匀，瓶壁可见少量颗粒；3级：分散液白色可见较多颗粒。乳液pH值测定：用上海大中分析仪器厂生产的PHS-3C型酸度计测定。 1.3.3红外光谱分析 采用日本岛津公司制造的FT-IR-8300傅里叶变换红外光谱仪进行测定。样品制备采用卤化物压片法和涂膜法。测定时空气作为背景，扫描次数20次，分辨率为2cm-1，扫描范围4000～400cm-1。 1.3.4膜性能测试 涂膜附着力：按GB/T9286—1998漆膜划格法测定，测定乳胶膜在聚丙烯板上的附着力，0级为最好，5级最差。涂膜光泽：用镜向光泽仪(KGZ-1B型，反射角60°)进行光泽测定。先测定干净的玻璃片基材的光泽，然后在此玻璃片上制