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涂料技术

微凝胶的制备及其在涂料中的应用

时间:2011-05-09 13:31:30 来源: 作者:小辉 点击:
2.4无皂乳液聚合

由于乳液聚合在后期脱除乳化剂的工序比较繁琐,现在也出现一种无皂自分散聚合方法,即不加或少加乳化剂,选择合适的聚合物作为多官能度交联单体的同时,适当条件下也可起到乳化剂功效,形成胶束,在胶束内进行聚合。FukuchiYoshihisa用溶液聚合方法将含N的丙烯酸酯单体与常规丙烯酸酯单体共聚,制得阳离子型乳化剂,并与水共沸转化为水相,以这种乳化剂用乳液聚合方法制备了由苯乙烯和二乙烯苯共聚而成的非反应性微凝胶(粒径为50nm,固含量为15%)。将这种微凝胶再与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应,可制成含双键的反应性微凝胶;与缩水甘油反应可制成含羟基的反应性微凝胶;与琥珀酸环氧酯反应可制成含羧基的反应性微凝胶。袁才登等人采用无皂乳液聚合将低相对分子质量的不饱和聚酯与苯乙烯共聚物制得微凝胶,将其加入不饱和聚酯树脂中,不但具有良好的相容性,而且可以显著提高膜的耐冲击性。HilleHans-Dieter等人在含有聚酯的水性介质中无皂情况下制成用于汽车涂料的微凝胶,可显著增强涂料的金属闪光效果。

2.5分散聚合

分散聚合是一种新型的合成方法。其基本反应组分包括分散介质、分散剂、单体和引发剂。在反应初期,反应体系为均一溶液,当反应开始后,所生成的聚合物不溶于分散介质,逐渐从分散介质中沉析出来,并吸附分散剂形成稳定的分散体系,而且反应中心也逐渐从溶液相向粒子相转移。从反应机理来看,分散聚合的前期类似于溶液聚合,后期则类似于乳液聚合。分散聚合中分散剂(稳__定剂)的制备至关重要。分散剂分子一般是两亲性的,分子链的一端或多个链段亲微凝胶颗粒,另一端或某些链段亲分散介质。其稳定机理就是通过吸附在微凝胶颗粒表面上的分散剂的空间位阻效应。分散剂一般是低相对分子质量的聚合物,它在反应体系中的状态与乳液聚合体系中的乳化剂相似,分散剂在聚合物颗粒表面、介质相和分散剂胶束间的分配存在一个动态平衡。当然,分散剂可以通过不同方式附着在微凝胶颗粒表面,既可以是物理吸附,也可以通过化学键接枝在微凝胶表面,并且这种分散方式的稳定作用更好。

2.6沉淀聚合

沉淀聚合也可以用来合成微凝胶,但目前这种方法还不太成熟,大多还都处于理论研究和实验探索阶段。沉淀聚合和乳液聚合有些类似,通过形成单体溶胀的聚合物微球并以这些微球作为反应中心,自由基链在彼此隔离的单个微球内部进行增长和交联反应,其反应速度要比均相聚合来得快,当微球长大到一定粒径后,就从分散介质中沉淀出来。刘维俊等人采用沉降法,用甲基丙烯酸、N-异丙基丙烯酰胺和N,N-亚甲基丙烯酰胺制成温度、pH双响应性微凝胶,并以动态光散射(DLS)对微凝胶的电性质、聚沉行为和稳定性进行研究。

3.微凝胶的特性及其在涂料中的应用

微凝胶独特的分子结构赋予了其多方面优异的功能,可以显著改善涂料的流变性能,并增强涂膜各项性能。

3.1提高涂料固含量

随着人们环保意识的增强,高固体分、低VOC(挥发性有机化合物)含量的涂料已成为涂料行业发展的方向之一。常规聚合物由于相对分子质量、分子结构和分子间相互作用的关系,黏度较大,不利于涂料固含量的提高;而微凝胶具有紧密内交联的结构特性,微凝胶粒子之间以及微凝胶粒子与分散介质之间的相互作用很小,并且微凝胶是分散而不是溶解在基料中,在高固含量下,微凝胶分散体的黏度比一般聚合物溶液的黏度低得多,因此非常有利于制备高固含量的涂料。

3.2改善涂料的流变性能

微凝胶不但可以提高涂料的固含量,还可以显著改善涂料的流变性能。微凝胶分散液具有很高的假塑性,低剪切速率下黏度很高,随着剪切速率的增大,黏度大幅度下降,如图1所示。

图1微凝胶分散液流变曲线图

图1微凝胶分散液流变曲线图
 
关键词: 凝胶制备及其
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