第一节 聚丙烯酸酯的简介
以丙烯酸酯类为单体的均聚物或共聚物。R、R'为取代基,取代基不同,聚合物性质也不同 [1] 。丙烯酸酯在光、热及引发剂作用下非常容易聚合。(立项申请)
第二节 聚丙烯酸酯的合成技术
丙烯酸酯类共聚乳液的合成反应一般可表示为:
丙烯酸酯乳液合成装置主要由反应器(水浴加热)、搅拌器、加热装置、回流装置、滴加装置和温控器等组成。一般来说, 反应过程是先将单体、引发剂、乳化剂等混在一起进行预乳化, 然后把预乳化混合液分成2份, 较少一份直接加入反应器中, 待温度达到75 ~ 78 ℃, 并出现蓝色荧光后, 逐渐滴加另一份混合物。滴完后保温, 调pH值, 出料。具体的合成方法及工艺主要有以下3种。
1.半连续法
先将所有的水、乳化剂、引发剂、助剂等全部投入反应器中, 搅拌、升温;将所有单体混合后置于滴定装置中, 当反应器中温度升高到聚合温度75 ~ 78 ℃, 并出现蓝色荧光时, 向反应器中均匀的滴加混合单体;通常在所有单体滴加完毕后, 把温度升高至85 ~ 90 ℃, 并保温1 h左右, 此时的单体转化率>98%, 降温至40 ~ 50 ℃左右, 加入氨水调节pH值至8 ~ 9, 即可出料。
2.种子聚合法
先将所有水、乳化剂、助剂和少量单体投入反应器中作为初始加料, 搅拌, 升温至聚合温度75~ 78 ℃;加入少量引发剂引发聚合反应, 待反应基本完成后, 再分别均匀滴加单体和引发剂;滴完后, 升温至85 ~ 90 ℃, 保温反应至转化率>98%,降温至40 ~ 50 ℃左右, 调节pH值至8 ~ 9, 即可出料。
3.预乳化法
将水总用量的4 /5、乳化剂、引发剂、助剂和全部单体投入容器中, 在室温下快速搅拌乳化30 min;然后将1/3的预乳化液和1 /5的水投入反应器中搅拌;升温至聚合温度, 反应0.5 ~ 1 h后滴加余下的预乳化液, 在3 h内滴完;保温反应至转化率>98%, 降温, 调节pH值, 即可出料。
上述方法中, 方法一工艺简单, 但反应不易控制, 后期聚合反应速率较低, 聚合反应稳定性和聚合物乳液的存放稳定性均较差, 所以这种工艺采用较少。方法二和方法三工艺稍复杂, 但这两种方法的聚合稳定性和聚合物乳液的储存稳定性都很好, 所以根据对聚合物乳液性能的要求, 可以选择这2 种聚合工艺。当然, 在乳液聚合的实际操作中还可以使用一些其他聚合工艺, 但基本上都是从这3种聚合工艺改进而来。
第三节 聚丙烯酸酯的应用范围
聚丙烯酸酯易溶于丙酮、乙酸乙酯、苯及二氯乙烷,而不溶于水。由于其高分子链的柔顺性,它们的玻璃化温度(Tg)较低,并随酯基的碳原子数及其支化情况而异,当碳原子数为8时最低。在相同碳原子数的酯基中,支化者玻璃化温度较高。
玻璃化温度
聚丙烯酸酯能形成光泽好而耐水的膜,粘合牢固,不易剥落,在室温下柔韧而有弹性,耐候性好,但抗拉强度不高。可做高级装饰涂料。
聚丙烯酸酯有粘合性,可用作压敏性胶粘剂和热敏性胶粘剂。由于它的耐老化性能好,粘结污染小,使用方便,其产量增加较快。在纺织工业方面,聚丙烯酸酯可用于浆纱、印花和后整理,用它整理过的纺织品,挺括美观,手感好;它还可用作无纺布和植绒、植毛产品的粘合剂。聚丙烯酸酯可用于鞣制皮革,可增加皮革的光泽、防水性和弹性。
第四节 聚丙烯酸酯的类型
最简单的丙烯酸酯是丙烯酸甲酯,可由丙烯酸与甲醇酯化,或由氰乙醇与甲醇在浓硫酸作用下反应而得。它是具有异臭的液体,其沸点为80℃,密度为0.950克/厘米3(25℃)。聚丙烯酸甲酯PMA在室温下是完全没有粘性的物质,强韧,略具弹性,硬度中等,能形成可挠性膜,其断裂伸长约为750%。
聚丙烯酸乙酯较聚丙烯酸甲酯柔软,伸长率为1800%。聚丙烯酸丁酯就更柔软,伸长率为2000%,并且在室温下具有很大的粘合性。酯基有8个碳原子的聚丙烯酸-2-乙基己酯的粘合性又大很多。所以,用聚丙烯酸酯作胶粘剂时,多通过这些酯的共聚合来综合调节其弹性、粘合性和可挠性等。
丙烯酸酯与丙烯酸的失水甘油酯、羟烷基酯或丙烯酸等反应性单体的共聚物,经加热固化后可得到表面硬度高、耐污染性和光泽良好的涂膜。
丙烯酸甲酯与季戊四醇、三羟甲基丙烷等反应,可得到多官能性交联剂,可用于光敏涂料、光敏油墨和感光树脂印刷版等方面。
α-氰代丙烯酸酯的-CN基的极性强,渗透性能又好,聚合后的粘合强度很高,是金属、玻璃、皮革、木材等的良好胶粘剂。α-氰代丙烯酸酯胶粘剂是以单体状态保存的胶粘剂,滴至粘合部位后很快就能聚合而粘合,称为瞬间胶粘剂。
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