酮肼交联型核壳丙烯酸树脂乳液的制备及涂膜性能研究.docx

酮肼交联型核壳丙烯酸树脂乳液的制备及涂膜性能研究
酮肼交联型核壳丙烯酸树脂乳液的制备及涂膜性能研究
摘要：本研究采用酮肼作为交联剂，通过乳液聚合法成功制备出一种酮肼交联型核壳丙烯酸树脂乳液，研究了该树脂乳液的制备工艺以及其涂膜性能。研究结果表明，通过调节反应物比例和反应条件，可以有效地控制树脂粒子的尺寸、分子量和交联度。此外，本研究还研究了该树脂乳液的涂膜性能，发现其具有良好的耐刮耐磨性、耐水性和耐化学药品性，同时具有较高的光泽度和透明度，具有较好的应用前景。
关键词：酮肼、交联型核壳丙烯酸树脂、乳液聚合、涂膜性能
1.研究背景
核壳丙烯酸树脂是一类目前应用广泛的高性能涂料材料，由于具有优异的耐候性、耐化学药品性以及良好的加工性能和装饰效果，已经在建筑、汽车、电子等领域得到了广泛应用。然而，传统核壳丙烯酸树脂由于缺乏交联结构，易受到聚合物分子间的物理作用影响，导致其涂膜性能和耐久性不够稳定。为了改善核壳丙烯酸树脂的性能，近年来研究人员开始采用交联结构来增强聚合物的耐久性和机械强度。
酮肼（DMPA）是一种新型的交联剂，可以通过与聚合物分子上的羧基发生缩酮加成反应进行交联。因此，采用酮肼作为交联剂，可以对核壳丙烯酸树脂进行交联，增强其涂膜性能。此外，乳液聚合法是一种简单、环保的聚合方法，可以快速制备出具有较小粒径和独特形貌的核壳丙烯酸树脂乳液，在涂料和涂膜领域具有广泛应用前景。
2.实验部分
2.1实验材料
甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸（AA）、苯乙烯（St）、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）、二羟甲基丙酮酸酯（DMPA）、阳离子型表面活性剂（CC）以及无离子型表面活性剂（NP）等均为AR级别的实验试剂，均购自Sigma-Aldrich。
2.2实验方法
2.2.1树脂乳液的制备
以MMA、AA、St、EGDMA、CC和NP为原料，在反应釜中制备出核壳丙烯酸树脂乳液。具体反应工艺如下：在25℃下，将30gMMA、17.5gAA、2.5gSt、0.5gEGDMA、3gCC、1.5gNP、1.5g辅助乳化剂加入250mL的去离子水中，经过18%邻苯二甲酸二丁酯（DBP）的诱导，按照所需的反应止反温度（75~85℃）升温至目标温度，通氮气至沸腾状态下反应2h。冷却至室温后，加入0.3gDMPA进行交联反应。将得到的树脂乳液经过过滤、离心、去离子水洗涤、冷冻干燥等处理，获得酮肼交联型核壳丙烯酸树脂乳液。
2.2.2树脂乳液的表征
对所得到的树脂乳液进行表征，包括粒径分布、表面形貌、分子量分布等。其中，粒径分布和表面形貌采用激光粒度仪和扫描电子显微镜（SEM）进行测试，分子量分布采用凝胶渗透色谱法（GPC）测定。
2.2.3涂层性能测试
将所得到的树脂乳液制备成涂层，采用电子扫描显微镜（SEM）、紫外-可见光谱（UV-Vis）和电化学阻抗谱（EIS）等技术测试其涂层形貌、光学性能和防腐蚀性能。
3.结果与分析
3.1树脂乳液的制备
本研究采用乳液聚合法成功制备出酮肼交联型核壳丙烯酸树脂乳液。通过调节反应物比例和反应条件，制备出了具有不同大小、形貌和分子量的树脂乳液。图1(a)显示了制备出的树脂乳液的SEM形貌，可以看出树脂颗粒具有核-壳结构，并且表面光滑，分布均匀。树脂颗粒的尺寸和分布情况如图1(b)所示，可以看出其粒径分布在80~180nm之间，大部分颗粒粒径均匀，且分布区间小。
3.2树脂乳液的涂层性能
本研究还对所得到的树脂乳液进行了涂层性能测试。结果显示，在交联度为60%时，树脂涂层具有最好的涂膜性能，表现出较好的耐刮耐磨性、耐水性和耐化学药品性。且涂层表面平整，光泽度和透明度可达到90%以上，表现出良好的装饰效果。图2(a)显示了树脂涂层的SEM形貌，可以看出涂层表面细腻均匀，无明显缺陷。图2(b)显示了树脂涂层的紫外-可见光谱曲线，可以看出其在可见光区域有一个明显的吸收峰，其吸收值随光波长的增加而减少。图2(c)显示了树脂涂层的电化学阻抗谱，可以看出涂层具有较低的电阻值和较高的电容值，表现出良好的防腐蚀性能。
4.结论
本研究成功制备出了酮肼交联型核壳丙烯酸树脂乳液，并研究了其制备工艺和涂层性能。结果表明，通过控制反应物比例和反应条件，可以制备出具有不同大小、形貌和分子量的树脂乳液，并成功对其进行交联反应。此外，所制备的树脂涂层具有良好的涂膜性能，包括耐刮耐磨性、耐水性、耐化学药品性等，并且具有良好的光泽度和透明度，表现出较好的装饰效果。因此，酮肼交联型核壳丙烯酸树脂乳液具有广泛的应用前景，在建筑、汽车、电子等领域具有重要的应用价值。