【集萃網(wǎng)觀察】聚合工藝發(fā)展方向
多元共聚
側(cè)鏈長的丙烯酸酯聚合物玻璃化溫度低，柔性好但物理機(jī)械性能差，反之，則玻璃化溫度高，成膜硬，機(jī)械性能好。一般常用不同種類和比例的多種單體進(jìn)行多元共聚，提高性能。四元、五元共聚物十分普遍，也有多達(dá)七元、八元的。如在丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈和羥甲基丙烯酰胺的四元共聚乳液中，引入丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯，增加了聚合物分子薄膜的堅韌性和耐磨性，亦可通過加入羥甲基丙烯酰胺可交聯(lián)單體，以提高成膜的堅韌性和粘結(jié)牢度。引入—NHCH2OH和—COOH基團(tuán)，在一定溫度下，官能團(tuán)發(fā)生縮合反應(yīng)，產(chǎn)生交聯(lián)，同時這些基團(tuán)也能與基質(zhì)中羥基等發(fā)生反應(yīng)。
丙烯酸酯微乳液
一般乳液粒徑為500-1000nm，為白色不透明或帶藍(lán)光半透明膠體分散液。這種聚合物乳液只有在最低成膜溫度（MFFT）以上干燥時才能成膜。一般地，MFFT隨平均粒徑的增加而提高。據(jù)報道，平均粒徑增大一倍，MFFT升高2.8攝氏度。另一方面，粒徑越大，其皮膜的致密性和光潔度也越差。
超微粒子乳液，粒徑在0.5-100nm，介于溶液和膠體之間，一般為透明的分散體系。適當(dāng)加一定成膜助劑，則在低于MFFT的溫度下，能形成致密、光潔的膜，因此日益受到人們的關(guān)注。目前，對微乳液聚合的研究取得了很大進(jìn)展。20世紀(jì)80年代Stofer和Bone首先報道了MMA和MA的微乳液聚合。90年代后，微乳液聚合的研究工作更為深入，L.A. Rodrieguez 等人對聚合進(jìn)行了動力學(xué)研究；F.T.Tadros等提出了微乳液形成機(jī)理；M.Okubo和T.Kusano提出了微乳化機(jī)理；S.Qutubuddin等人研究了乳化劑類型及“協(xié)同”表面活化劑對微乳液聚合的影響。
核／殼結(jié)構(gòu)復(fù)合膠乳液
核殼結(jié)構(gòu)聚合物粒子是通過特殊乳液聚合方法制備出的一類具有雙層或多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子。即先用種子乳液聚合成核再將余乳化好的其余單體作為殼單體連續(xù)滴加到種子核乳液中，聚合成殼體的工藝方法。
核殼結(jié)構(gòu)涂料印花粘合劑，可通過改變核殼內(nèi)外單體的比例，使內(nèi)層Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)高而外層Tg低，從而獲得比通常的共聚乳液更好的成膜性、穩(wěn)定性和力學(xué)性能。根據(jù)聚合物的形態(tài)，核殼結(jié)構(gòu)，聚合物可分為兩種：軟核－硬殼和軟殼－硬核，兩者各具有不同的用途，其中軟殼－硬核的例子常用作粘合劑。
研究后表明，最終乳液膠粒的結(jié)構(gòu)形態(tài)受熱力學(xué)和動力學(xué)等多種因素控制，熱力學(xué)因素決定了最終乳膠粒的位能高低，能量越低，其穩(wěn)定性就越高。當(dāng)兩種聚合物排列成一個粒子時，應(yīng)優(yōu)先選取能量最低的結(jié)構(gòu)形態(tài)。前人在對PMMA/PST等體系進(jìn)行了系統(tǒng)研究，考察了不同形態(tài)粒子的自由能變化后指出，親水性大于種子聚合物時，有利于形成正核殼結(jié)構(gòu)乳膠粒；當(dāng)?shù)诙䥺误w聚合物的親水性小于種子聚合物時，在種子乳液聚合過程中，殼層疏水性聚合物可能向種子乳膠粒內(nèi)部遷移，形成反核殼結(jié)構(gòu)或不規(guī)則結(jié)構(gòu)的乳膠粒。在一定條件下，通過改變體系的界面自由能或兩聚合物的相對體積，就有可能達(dá)到控制乳膠粒結(jié)構(gòu)形態(tài)的目的。除了熱力學(xué)因素外，動力學(xué)因素也對粒子的形態(tài)有重要影響，有時甚至是決定性因素。主要包括加料方式、種子乳膠粒的粘度和分子量、接枝程度和交聯(lián)程度及引發(fā)劑等。此外，體系的PH值、聚合反應(yīng)速率及攪拌速率等對乳膠粒形態(tài)度有不同程度的影響。
互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)的結(jié)構(gòu)膠乳
IPN是20世紀(jì)80年代發(fā)展并迅速得到推廣應(yīng)用的一門新型聚合物共混改性技術(shù)，它是將兩種或兩種以上聚合物網(wǎng)絡(luò)相互貫穿、纏結(jié)而形成具有某些特殊性能的聚合物共混物，從而滿足人們對材料性能多樣化的需求。
綜合歸納國內(nèi)外20多年的開發(fā)經(jīng)驗，IPN技術(shù)表現(xiàn)出以下四個方面的特點：
由于其獨特的制備方法和網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致特殊的強迫互容作用，能使兩種或兩種以上性能相差很大的聚合物形成穩(wěn)定的聚合物共混物，從而實現(xiàn)組分之間性能或功能互補；由于具有特殊的細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)、界面互穿和雙相連續(xù)等形態(tài)特征以及由此產(chǎn)生的牢固界面結(jié)合，又使它們在性能宏觀上產(chǎn)生特殊協(xié)同作用，由此提高最終產(chǎn)品的力學(xué)性能；通過選擇合適的第二組分，使體系粘度大幅下降，在提高力學(xué)性能的同時改善加工工藝性能，從而可以進(jìn)行高固含量的填充 ；通過選擇和調(diào)節(jié)組分間的相容性、交聯(lián)密度、組份比例和合成方法等，可以調(diào)節(jié)組份間相疇的大小。相疇越小，界面層接觸面積越大，組份間相互作用和相互影響越大，IPN兩個玻璃化溫度相互靠近程度就越大，松弛時間譜變寬，抗蠕變性能增強等。
互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)改性技術(shù)為制備特殊性能的聚合物復(fù)合材料開拓了有效途徑，被廣泛應(yīng)用于抗蟲接材料、離子交換樹脂、噪聲阻尼材了、熱塑性彈性體、粘合劑、皮革涂劑等多方面。
來源: 印染在線
手機(jī)版印花網(wǎng)
微信號：yinhuashijie
