不同单体赋予乳液聚丙烯酸酯的主要性能

常治辉 原创 | 2010-04-14 07:57 | 收藏 | 投票

  单体特性摘要  苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯为硬单体,提供强度和硬度;丙烯酸正丁酯作为软单体,提供柔软性和粘附性;丙烯酸为功能单体,赋予体系一定的功能性。

  在众多的单体常用于乳液聚合的硬单体(玻璃化温度高的单体)有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯、甲基丙烯酸乙酯、偏二氯乙烯等,软单体(玻璃化温度低的单体)有丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸乙酯、丁二烯、氯丁二烯等,玻璃化温度适中的单体有醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯等。

  常用的交联单体有(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、双丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、N-丁氧甲基丙烯酸等。

  常用的外加交联剂有脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂等。

  丙烯腈、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸等的极性基团可赋予乳液聚合物以硬度、粘结强度、抗划痕性、耐溶剂型和耐油性。丙烯酸酯可赋予乳液聚合物以良好的耐候性、透明性和抗沾污性。苯乙烯、丁二烯和丙烯酸高级脂肪酯可赋予乳液聚合物以耐水性。丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和顺丁烯二酸可使聚合物分子链上带羧基,形成所谓的羧基胶乳,这样可以显著的提高聚合物乳液稳定性,并为乳液聚合物提供了交联点。

  不同单体赋予乳液聚丙烯酸酯的主要性能

  单体                                    赋予聚合物的性能

  甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、(甲基)丙烯酸      硬度、附着力

  丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸              耐溶剂性、耐油性

  丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯            柔韧性

  甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸高级酯、苯乙烯        耐水性

  甲基丙烯酰胺、丙烯腈                                耐磨性、抗划伤性

  (甲基)丙烯酸酯                                    耐候性、耐久性、透明性

  低级丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯                  抗沾污性

  各种交联单体                                        耐水性、耐磨性、硬度、抗张强度、附着强度、耐溶剂性、耐油性

  丙烯酸乙、丁酯与丙烯酸异丁酯之比较

  物理性质

  比较情况

  硬度

  增塑效果

  抗张强度

  耐水性

  伸长率

  耐芳烃性

  耐碱性

  异丁酯=乙酯>丁酯

  异丁酯=乙酯<丁酯

  异丁酯=乙酯>丁酯

  异丁酯=乙酯>丁酯

  异丁酯=乙酯<丁酯

  异丁酯=乙酯>丁酯

  异丁酯=乙酯>丁酯

  苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯物理性质比较

  物理性质

  苯乙烯

  甲基丙烯酸甲酯

  硬度

  耐湿性

  耐沾污性

  耐光性

  保光性

  稀释性

  高

  良好

  良好

  低

  尚好

  良好

  极高

  低

  尚好

  优

  优

  不好

  各种聚合物涂层物理性质

  物理性质

  甲 基 丙

  烯酸甲酯

  甲基丙烯

  酸 丁 酯

  丙烯酸乙酯

  丙烯酸丁酯

  丙烯酸-2-

  乙基己酯

  粘性

  硬度

  抗张强度

  伸长率

  附着力

  耐溶剂性

  耐湿性

  保光性

  抗冷裂性

  耐紫外线

  没有

  硬

  高

  低

  低

  对汽油、焦油之抗性优良

  低

  优

  很坏

  优

  几乎没有

  软,但塑

  性有限

  低

  高

  良好

  良好

  对湿热之

  抗性优良

  很好

  坏

  很好

  有

  软,有塑性

  低

  很高

  优良

  很好

  弱

  良

  低

  可

  很粘

  很软

  很低

  异常高

  还好

  还好

  居乙酯和乙基己酯之间

  可

  良好

  良

  极粘

  很软,但

  无塑性

  异常低

  低

  低

  优

  劣

  优

  良

  单体作用

  单体种类

  作用效果甲基丙烯酸甲酯

  苯乙烯

  乙烯基甲苯

  丙烯腈

  赋予硬度

  甲酯

  乙酯

  丁(异丁)酯

  2-乙基己酯

  丙烯酸

  丁酯

  十二酯

  甲基丙烯酸

  顺丁烯二酸二丁酯

  赋予柔韧性

  丙烯酰胺

  N-羟甲基丙烯酰胺

  羟烷基丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)

  甲基丙烯酸(丙烯酸)缩水甘油酯

  丙烯酸

  甲基丙烯酸

  衣康酸(甲叉丁二酸)

  顺丁烯二酸酐

  甲基丙烯酸2-(1-氮丙啶)乙酯

  交联

  苯乙烯特点:价格低廉;增加硬度;提高抗化学性质(耐腐蚀性、耐沾污性、耐化学品性);降低与氨基树脂的相容性。

  甲基丙烯酸甲酯特点:提高聚合度;增加硬度;提高耐候性;增加光泽。

  甲基丙烯酸2(1-氮杂环丙烯基)乙酯(甲基丙烯酸亚氨酯)——1-氮杂环丙烯基与除羟基以外的所有其它官能团都能反应。就是说,能与羧基、酐基、环氧乙烷、氨基等反应,显示热固性。

  衣康酸——衣康酸在湿强度和附着力方面比丙烯酸和甲基丙烯酸优越。衣康酸之所以有这种特性,原因之一是它能在共聚物单元中均匀分布,因此,在大多有机溶剂中就比丙烯酸和甲基丙烯酸(共聚物)难于溶解。

  官能团和交联剂

  官能团

  交联剂

  酸-COOH

  三聚氰胺•甲醛、脲甲醛、环氧、二异氰酸酯、羟基

  羟基-OH

  三聚氰胺•甲醛、脲甲醛、环氧、二异氰酸酯、二醛

  N-羟甲基丙烯酰胺

  三聚氰胺•甲醛、脲甲醛、环氧、羟基

  环氧

  酸、酐、胺

  酰胺

  三聚氰胺•甲醛、脲甲醛、环氧、羟基

  1-氮杂环丙稀

  酸、酐、胺、环氧

  N-羟甲基丙烯酰胺

  NMA是一种特殊的单体,其分子结构中含有两个官能团,即乙烯基和羟甲基。通过乳液聚合或溶液聚合,NMA可与多种乙烯单体进共聚,得到热塑性聚合物。这种聚合物的大分子链上有羟甲基侧基,在一定条件下会发生自交联,因此不需要另外加入交联剂就可以得到交联结构的聚合物。NMA共聚物的交联,在常温下干燥是即可进行,添加催化剂或加热可提高交联速度,多种物质被发现能有效地促进交联。NMA中的羟甲基能进行多反应,如在一定条件下可与丙烯酰胺、醇、酚、对苯二酚及磷酸等反应。用途NMA是一种重要的化工原料,用于需要提高胶层耐水、耐热、耐蠕变性的丙烯酸酯、醋酸乙烯、苯乙烯共聚物乳液交联剂。广泛用于各种全成高聚物中,如涂料、粘合剂、造纸助剂等。NMA在化学工业和科学研究中具有巨大的应用潜力。

  甲基丙烯酸缩水甘油酯--

  甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)是一种无色透明液体, 不溶于水, 几乎可溶于所有有机溶剂, 对皮肤和粘膜有刺激性, 几乎无毒. 由于其分子内既含有碳碳双键, 又含有环氧基团, 既可进行自由基型反应, 又可进行离子型反应, 因此, 具有很高的反应灵活性, 可分别进行不同的反应. 广泛应用于医药, 感光材料, 有机合成及聚合物改性等众多领域. 所得制品有优良的防紫外, 耐水耐热等特点, 是一种重要的精细化工原料.

  1. 改性热固性丙烯酸涂料用于树脂和醇酸树脂, 以提高耐候性, 成膜性;

  2. 提高聚氯乙稀系涂料的耐候性;

  3. 提高胶粘剂和无纺布涂料的粘接性, 耐水性和耐溶剂性;

  4. 改进醋酸乙烯类胶乳的耐水性和丙烯酸类胶乳的粘接性;

  5. 塑料, 纤维改性等.

  6. 在合成方面, 主要用作反应性热塑弹性和热固性丙烯酸涂料树脂的共聚单体: 在改性方面, 主要用于多种涂料, 胶粘剂, 塑料合金的改性剂, 如改性的热固性丙烯酸涂料, 聚氯乙稀涂料, 醇酸树脂等这些涂料均具有更好的耐水性和成膜性. 而改性的胶粘剂和无纺布涂料粘接性, 耐水性和耐溶剂性更好, 在涂料领域, 甲基丙烯酸缩水甘油酯属油性较大的功能单体, 能很好地与其他丙烯酸酯单体共聚, 在聚合物中该类单体的含量和分布易于控制, 可制成各种丙烯酸粉末涂料. 在医药领域, 可用作分离介质或粘接剂. 如: 采用沉淀聚合法“原位”(is-situ)聚合合成的交联聚甲基丙烯酸缩水甘油酯连续床色普柱, 对其进行化学改性后,分别得到含有11个碳原子间隔臂以及不含间隔臂键合的蛋白A的高效亲合色谱柱; N-甲基甘氨酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的加成物(NTG-GMA)或M-苯基甘氨酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的加成物(MPG-GMA), 用于牙齿的粘接剂; 该产品广泛用于丙烯酸粉末涂料, 乳胶涂料, 纺织及皮革整理剂, 橡胶硫化, 胶粘剂, 感光材料, 有机合成, 高分子合成, 医药等众多领域此外, 还可以用于多种材料的改性.

  共聚物中必须包含酰胺基、羟基、羧基等水溶性基团。其制法如下。

  1.使单体在有机溶剂中聚合,反应结束后蒸出溶剂,添加碱类物质,使聚合物成水溶性。

  2.使单体在能够与水相溶的溶剂如醇类、二氧六酮等溶剂中进行聚合,反应结束后添加碱类物质。为提高稳定性,常添加叔胺等碱类物质。

  丙烯酸乳液是由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸(甲基丙烯酸)等形成的三组分、四组分共聚物。100%丙烯酸类是以丙烯酸乙酯为主体的。为了使共聚物具有挠曲性,可是之与丙烯酸丁酯或丙烯酸-2-乙基己酯共聚。

  其他室温交联单体还有:1(甲基)丙烯酸缩水甘油酯 2 丙烯酸乙酰乙酰乙酯 3某些异氰酸酯 4某些有机硅单体 5 某些环状碳酸酯 6 吖丙啶 7 其他.适度交联之后对膜的力学性能,耐水性,耐溶剂性,抗回粘性等性能会有提高

  亚甲基双丙烯酰胺(0.01%)可提高乳液分子量。丙烯酸在水中是破乳剂,所以,加多了乳液不稳定,加点氨成盐后,在乳胶粒子中就不溶解了,所以乳液会稳定一些,但是水相中丙烯酸浓度相对提高,低分子齐聚物就会出现在水相中,最后结果是乳液粘度加碱增加很少,因为低分子齐聚物遇碱伸展不明显,加一点亚甲基双丙烯酰胺就可以克服

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