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丙烯酸酯聚合物乳液经过交联以后,得到的乳胶膜致密性大大提高,性能有很大改善。本文选用乙烯基三(β—甲氧基乙氧基)硅烷(A172)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和γ—甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(Al74)作为功能单体,以磺基琥珀酸异癸酯双钠盐为表面活性剂,采用半连续乳液聚合方法制备了室温自交联丙烯酸酯乳液。在乳液成膜过程中利用功能单体中的烷氧基团易发生水解缩聚产生交联结构的特性,从而提高乳胶膜的性能。本文首先使用气相色谱分析了影响上述功能单体水解最主要的因素pH。结果表明,A174和VTES的水解趋势类似,二者在不同pH下的水解速率有很大变化,都在pH7~9之间水解最慢,调高或者调低pH都会加快其水解速率。相比之下,A172在所有测试的pH范围内(pH4.7~10.3)都有很高的水解速率。这表明对于A172,很难通过调节反应及成膜过程中的pH来控制其水解速率。
因此选用A174和VTES作为功能单体,合成了室温自交联丙烯酸酯乳液。测定了乳胶粒子的粒径和粒径分布,表征了乳胶膜的交联度、耐水性、力学性能和热性能。结果表明,在搅拌速率220 r/min、聚合温度75℃、软硬单体质量配比为1.2:1的条件下可以得到粒径分布均一的稳定乳液和透明度高、力学性能好的乳胶膜。讨论了硅氧烷功能单体种类和用量对乳液及乳胶膜性能的影响,并测试了乳胶膜的性能。利用硅氧烷功能单体水解速率对pH的依赖性,在聚合过程中保持体系的pH在7.0左右,以抑制硅氧烷功能单体的水解,乳液成膜时调高或调低pH以促进硅氧烷单体的水解,从而通过硅氧烷水解物的缩合聚合产生交联,达到制备室温自交联乳胶膜的目的。这种方法可以有效控制室温自交联硅氧烷功能单体的水解及交联,有效地提高材料的性能。在酸性或碱性条件下得到的乳胶膜比在中性条件下得到胶膜的力学性能和耐水性能均有不同程度的提高,并且在酸性条件下制备的胶膜的性能比碱性条件下对应胶膜提高更多。对比A174和VTES,发现含有VTES的胶膜性能提高更为显著。