性别分化第20卷第1期高分子材料科学与工程
VO1.209NO.1
2004年1月POLYMER MATERIALS S IEN E AND ENGINEERING Jan
= ============================================================
.2004
辐射引发种子乳液聚合制备
硅氧烷/丙烯酸酯共聚乳液
戴秋9张志成9葛学武9刘婕9叶强
(中国科学技术大学高分子科学与工程系9安徽合肥230026)
摘要：采用60O Y-f ay辐射引发种子乳液聚合法合成了聚有机硅氧烷(PSI)/丙烯酸酯共聚物乳液O通过TEM和IR分析对复合粒子微观形态和产物结构进行了表征9同时对乳胶膜的力学性能做了研究O结果表明9通过辐射引发PSI种子乳液聚合9制得了具有核壳式结构的P(SI-BA-MMA)共聚乳胶粒子O随着PSI含量
的增加9复合乳胶膜的力学性能显著增强O
关键词：聚有机硅氧烷G聚丙烯酸酯G种子乳液共聚合G胶膜性能G辐射引发
中图分类号:TO316.33+4文献标识码:A文章编号:1000-7555(2004)01-0072-03
聚丙烯酸酯具有优良的耐热9耐氧化9耐侯和耐油性能[192]O但由于其侧链的极性9使得该类材料的耐寒9耐水性能较差O而PSI具有突出的耐高低温性能和耐水性[3]O因而9如何将这两种高分子材料复合在一起9制备出兼具两者优异性能的新材料9探索相关的理论问题9已成为当今材料研究的一大热点9倍受人们的重视[4~6]O
乳液聚合法有着其它聚合方法所不具有的优越性9已成为制备PSI/聚丙烯酸酯的重要手段9并在许多领域取得广泛的应用[798]O
Nag-mhi[9]将PSI大分子单体和丙烯酸酯单体在油溶性引发剂作用下聚合9所得复合乳液在织物整理~皮革涂饰涂料等领域应用效果良好O 然而9目前国内外尚无有关辐射引发乳液聚合制备PSI/聚丙烯酸酯复合材料的报道O
本文以含不饱和双键的PSI作为共聚大分
子单体9辐射引发PSI种子乳液合成了兼具两
者优异性能的PSI/聚丙烯酸酯共聚乳液O对乳
胶粒子的微观形态和产物结构进行了表征9并
对胶膜力学性能进行了研究O
1实验部分1.1主要试剂
八甲基环四硅氧烷(D
4):
工业品G甲基丙烯
酰氧丙基三甲氧基硅烷(MATS)：南京曙光化工厂产品9工业级G丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)：均为化学纯9重蒸除去阻聚剂后使用G乳化剂：十二烷基苯磺酸钠(SDBS)9上海试剂集团公司产品9化学纯G聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10)：工业纯G98%浓硫酸：化学纯O 1.2含不饱和双键的PSI种子乳液的制备
在250mL三口烧瓶中9以一定的配比加
入八甲基环四硅氧烷(D
4)~
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MATS)~乳化剂和蒸馏水9机械搅拌下9升温至80C9加入一定量的浓硫酸9
反应12h9加入一定量的Na
2O3
终止反应9除去上层未反应的油层9即得到PSI种子乳液O 1.360CO Y-ray辐射引发PSI种子乳液聚合
将丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)以一定的配比加入到PSI种子乳液
中O磁力搅拌2h9通N
23min~5min9
除去乳液中的氧9辐射引发9辐射剂量率29.2Gy/ min9辐射剂量1.17kGy O
1.4样品分析
1.4.1红外光谱测定：在VETOR22FT-IR
收稿日期:2002-02-06G修订日期:2002-05-16
型红外光谱仪上进行分析,KBr压片O
1.4.2TEM分析：将待分析的乳液用蒸馏水
更新目录稀释至5>105g/mL，超声分散2h，取一滴该乳液于200mesh铜网上，在Hitanchi-H800型透射电镜上测试O
1.4.3胶膜的制备及性能测试：将乳液浇铸在表面皿上，常温下自然干燥成膜O取0.2g胶膜放入四氢呋喃于室温放置24h，观察其溶解性能O胶膜的吸水实验：将1.0g胶膜(W
1)
放入50C水中O浸泡12h，取出用吸水纸迅速吸干
膜表面的水并称量(W
2),
胶膜的吸水率=[(W
2W1)/W1]>100%O
(1)胶膜热失重分析在WRT-3P型微量热天平上进行，样品量为5mg，加热速度20C/ min，流动氮气作介质O
龙颈水库(2)在GBY摆杆式硬度机上按GB 1730 82标准测定胶膜的硬度O
(3)胶膜拉伸强度在日本岛津万能材料实验机上按GB 529 81测试O
f ig.1IR spectrun of product af ter the extrac-
tion
f ig.2TBM photo of the composite latex particles
2结果与讨论
2.1共聚乳液结构分析
将乳液用盐破乳，在索氏萃取器中用甲苯抽提24h，得一不溶物O将其进行IR分析O由
Fig.1可知:1734cm1处有很强的吸收峰，其为典型的羰基吸收峰;1261.5cm1为Si CH
3对称变形振动峰;804cm1亦为硅氧烷的典型特征吸收峰O说明抽提后，不溶物中含有硅氧烷和丙烯酸酯成分O又由于抽提操作排除了聚丙烯酸酯均聚物的存在O所以，抽提后的不溶物为聚硅氧烷接枝丙烯酸酯后的接枝共聚产物O 由测试结果可知，在P(SI-BA-MMA)复合乳液中，其反应的本质是PSI中不饱和双键和丙烯酸酯发生了自由基共聚反应O此外，还存在少量的BA和MMA的共聚反应O
2.2复合乳液粒子的形态结构
Fig.2为辐射法制得的P(SI-BA-MMA)共聚乳液粒子的TEM照片O TEM结果表明，该粒子具有核/壳式结构，这是由于PSI和丙烯酸酯相容性很差[10]，使得溶胀在聚硅氧烷核中亲水性较好的丙烯酸酯单体易向PSI核粒子表面扩散，粒子表面层的PSI和丙烯酸酯单体的共聚产物降低了界面张力，增强了复合体系的相容性，从而导致核/壳结构的生成O同时由Fig.2可知，在聚合过程中还有一定的纯聚丙烯酸酯单体粒子的产生，但其尺寸比核/壳式粒子要小得多O
Tab.1Mechanic properties of the latex f ilms Content
of PSI
(%)
Water
absorption
ratio(%)
Tensile
strength
(MPa)
Hardness
(s)
Decomposition
temperature
(C)
011.316.21116284.6
59.415.97121354.5
107.815.11152363.9
15 6.414.20169374.8
20 5.613.86178385.5
30 3.712.45190407.3
2.3胶膜性能
由Tab.1可见：保持其他原料比例和反应条件不变，改变PSI和丙烯酸酯单体的比例，制得的P(SI-BA-MMA)共聚乳液，在常温下都有很好的成膜性能O所得的胶膜在四氢呋喃中均不能全部溶解O说明在反应过程中有一定的交联结构生成O PSI具有优异的耐水性能，所得胶膜的吸水率实验也表明胶膜的吸水性降低，耐水性提高O当PSI含量较高时，在胶膜表面有硅
正激励
37
第1期戴秋等：辐射引发种子乳液聚合制备硅氧烷/
丙烯酸酯共聚乳液
苹果手机呼叫失败油析出O这是由于PSI表面张力低，过量的PSI 易向胶膜表面迁移O所以，在胶膜表面有硅油析出O由于PSI分子链的柔顺性，使得共聚胶膜的拉伸强度和硬度随PSI含量的增大而有所降低O因为PSI优异的耐高温性能，胶膜分解温度提高，使得胶膜的热稳定性随PSI的含量增加而提高O
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PREPARATION OF COMPOSITE LATEX CONSISTED OF POLYSILOXANE (PSI D POLYACRYLATE BY SEEDED EMULSION POLYMERIZATION
INITIATED BY60Co Y-RAYS IRRADIATION
DAI Oiu,Z~ANG Zhi-cheng,GE Xue-W u,L IU Jie,YE Oiang
(D e p c1t m e n t Of PO Z ym e1Sci e nc e c nd Engin ee1ing,UniU e1si t y Of
Sci e nc e c nd T e chnO Z Ogy Of Chin c,H e f e i,230026,Chin c D
ABSTRACT,The composite late X W as prepared by the7-irradiation initiated emulsion polymeriza-tion of acrylate monomer in the prence of polysilo X ane ed late X.The morphology and the composition of the copolymerization late X W ere investigated by using Transmission Electron Mi-croscopy(TEM D and FT-I R spectrum apparatus.The late X film properties W ere also studied. The results sho W that the P(SI-BA-MMA D composite late X has core-shell structure W ith PSI as the core and polyacrylate as the shell.The mechanical properties of PSI polyacrylate composite late X film improves remar k ably W ith increasing the PSI contents.
Keyw o rds,polysilo X ane;polyacrylate;eded emulsion copolymerization;late X film properties; irradiation induced
47高分子材料科学与工程2OO4年
辐射引发种子乳液聚合制备硅氧烷/丙烯酸酯共聚乳液
作者：戴秋， 张志成， 葛学武， 刘婕， 叶强
作者单位：中国科学技术大学高分子科学与工程系，安徽，合肥,230026
刊名：
高分子材料科学与工程
英文刊名：POLYMER MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING
年，卷(期)：2004,20(1)
被引用次数：6次
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引用本文格式：戴秋.张志成.葛学武.刘婕.叶强辐射引发种子乳液聚合制备硅氧烷/丙烯酸酯共聚乳液[期刊论文]-高分子材料科学与工程 2004(1)
