自成膜聚丙烯酸酯胶体的制备及其性能研究

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.03.001

辽宁石油化工大学学报 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (3): 1-7.DOI: 10.12422/j.issn.1672-6952.2023.03.001

自成膜聚丙烯酸酯胶体的制备及其性能研究

杨帅(), 宋雨方, 钟炜锋, 虞灿义, 杨聪颖, 龚立昊, 张洪吉()

江南大学化学与材料工程学院/合成与生物胶体教育部重点实验室，江苏无锡 214122

收稿日期:2022-07-12 修回日期:2022-08-11 出版日期:2023-06-25 发布日期:2023-06-25
通讯作者: 张洪吉
作者简介:杨帅（1998⁃），男，硕士研究生，从事水性聚丙烯酸酯方面的研究；E⁃mail：6200612102@stu.jiangnan.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目(21504031)

Preparation and Properties of Self⁃Forming Film Polyacrylate Colloids

Shuai Yang(), Yufang Song, Weifeng Zhong, Canyi Yu, Congying Yang, Lihao Gong, Hongji Zhang()

School of Chemistry and Materials Engineering/Key Laboratory of Synthesis and Biological Colloid，Ministry of Education，Jiangnan University，Wuxi Jiangsu 214122，China

Received:2022-07-12 Revised:2022-08-11 Published:2023-06-25 Online:2023-06-25
Contact: Hongji Zhang

摘要/Abstract

摘要：

以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸（MAA）为单体，以双丙酮丙烯酰胺（DAAM）为交联单体，以己二酸二酰肼（ADH）为交联剂，合成了具有硬核软壳结构的水性聚丙烯酸酯胶体。通过调节玻璃化转变温度（T_g），使乳液在室温下不添加成膜助剂就可以自成膜。探究了DAAM?ADH交联体系对乳胶膜性能的影响，DSC和TGA分析结果表明交联后乳胶膜的T_g和热稳定性高于未交联的薄膜；当DAAM在核与壳中的质量比为1∶2时，综合性能优于其单独分布在核或壳中；随着DAAM质量分数的增加，吸水率从18.99%降低至4.38%，凝胶分数从79.30%提高至90.84%；当n（ADH）/n（DAAM）为1.25时，吸水率最低，凝胶分数最大。

关键词: 室温自交联, 零成膜助剂, 水性聚丙烯酸酯, 酮肼交联

Abstract:

A waterborne polyacrylate colloid with hard core and soft shell structure was synthesized with methyl methacrylate (MMA), styrene (St), butyl acrylate (BA), methacrylic acid (MAA) as monomers, diacetone acrylamide (DAAM) as crosslinking monomer and adipic acid dihydrazide (ADH) as crosslinking agent. By adjusting the glass transition temperature (T_g), the emulsion can be self?forming film without adding film forming additive at room temperature. The influence of DAAM?ADH crosslinking system on the properties of latex films was investigated. DSC and TGA analysis showed that the T_g and thermal stability of crosslinked latex films are higher than those of uncrosslinked films. When the mass ratio of DAAM in core?shell is 1∶2, the comprehensive performance of latex films is better than that distributed in core or shell alone. With the increase of DAAM content, the water absorption decreased from 18.99% to 4.38%, and the Gel Fraction increased from 79.30% to 90.84%. When the molar ratio of ADH/DAAM is 1.25, the water absorption reaches the lowest and the Gel Fraction reaches the maximum.

Key words: Room temperature self?crosslinking, Zero film forming additive, Waterborne polyacrylate, Ketone hydrazine crosslinking

中图分类号:

TQ322.4

杨帅, 宋雨方, 钟炜锋, 虞灿义, 杨聪颖, 龚立昊, 张洪吉. 自成膜聚丙烯酸酯胶体的制备及其性能研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(3): 1-7.

Shuai Yang, Yufang Song, Weifeng Zhong, Canyi Yu, Congying Yang, Lihao Gong, Hongji Zhang. Preparation and Properties of Self⁃Forming Film Polyacrylate Colloids[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2023, 43(3): 1-7.

图/表 12

图1 不同壳层Tg下的DSC曲线

图2 不同壳层Tg下的乳胶膜表面形貌（a） -15 ℃ （b） -8 ℃ （c） 0 ℃

图3 DAAM在核与壳中的质量比对吸水率和凝胶分数的影响

表1 DAAM质量分数对乳液性能的影响

w(DAAM)/%	w(固体)/%	转化率/%	平均粒径/nm	分散度	耐水性/h	M_n×10^-4
1	37.70	96.99	52.7	0.062	4	8.00
2	38.48	98.21	58.6	0.111	4	9.38
3	38.40	96.87	57.3	0.092	5	9.18
4	38.94	97.08	60.4	0.062	6	10.22
5	39.15	96.48	59.6	0.083	12	10.57

图4 不同DAAM质量分数的乳液的DSC曲线

图5 DAAM质量分数对吸水率和凝胶分数的影响

图6 n(ADH)/n(DAAM)对吸水率和凝胶分数的影响

图7 交联膜、未交联膜、DAAM和ADH的红外谱图

图8 聚丙烯酸酯乳液的TEM和SEM图（a） TEM （b） SEM

图9 交联膜和未交联膜成膜7 d后的DSC和TGA曲线

图10 未交联膜和交联膜的耐污性测试结果

图11 乳胶膜形成过程的失重率及不同成膜时间下的吸水率和凝胶分数

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Preparation and Properties of Self⁃Forming Film Polyacrylate Colloids

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