Page 37 - 涂料工业2024年第02期电子刊

杨 帅等：温度响应性聚丙烯酸酯分散体的制备及性能研究

curing agent amino resin did not affect its LCST. When the mass ratio of waterborne hydroxyl
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polyacrylate to amino resin MR-4608 was 8∶1，he film was cured at 140 ℃ for 40 min，he gel
fraction of the film reached 85. 90%，he pencil hardness was 3H，he adhesion was 0 grade，
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the water resistance reached 48 h，and the glass transition temperature and thermal
decomposition temperature were improved.
d
t
Key words：waterborne polyacrylate；emperature responsive；LCST；mino resin；ispersion
a
聚丙烯酸酯作为涂料常用的主要成膜物质之 酸正丁酯（BA）、苯乙烯（St）、丙烯酸（AA）、甲基丙烯
一，已被广泛应用于建筑、家具、汽车、金属防腐等领 酸羟乙酯（HEMA）等共聚制备温度响应性水性羟基
域 [1-2] 。随着人们环保意识的不断增强，水性聚丙烯 丙烯酸酯二级分散体，并通过氨基树脂对羟基丙烯
酸酯已逐渐取代溶剂型聚丙烯酸酯 。水性聚丙烯 酸酯进行交联改性。通过温敏性分散体的制备，考
[3]
酸酯与溶剂型聚丙烯酸酯的成膜过程有很大的区 察中和度、两段投料质量比、以及 AA 和引发剂的用
别 。水性聚丙烯酸酯以水为溶剂，由于水分子具有 量对分散体性能的影响，特别是对分散体 LCST 的影
[4]
探
较高的汽化热和表面张力，导致在成膜过程中存在 响。研究氨基树脂对水性含羟基聚丙烯酸酯固化性 工
成膜时间长的缺陷 ，特别对于需要高温固化的树脂 能的影响，为水性聚丙烯酸酯高温快速固化成膜提 索
[5]
艺
来说 [6-7] ，涂层须在室温或者低温表干后才能进行高 供理论和应用基础。
开
技
温固化，这样很大程度延长了成膜时间，降低了成膜
效率，增大了成膜成本。 1 实验部分 术
发
如何在成膜阶段将水分快速挥发且不会破坏涂
1. 1 试剂与仪器
层性能是需要重点解决的问题。受温度响应性材料
苯乙烯（St）、丙烯酸正丁酯（BA）、丙烯酸异辛酯
的启发，温度响应性聚合物在其临界溶解温度下会
（2-EHA）、N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、甲基丙烯酸
表现出相变，这种行为可归因于分子内和分子间相
羟乙酯（HEMA）：分析纯，上海麦克林生化科技有限
互作用的破坏 [8-9] ，导致聚合物在水溶液中膨胀或坍
公司；N，N-二甲基乙醇胺（DMEA）：分析纯，上海晶
塌。具有较低临界溶解温度（lower critical solution
纯生化科技股份有限公司；丙烯酸（AA）、四氢呋喃
temperature，LCST）的聚合物将在特定温度以上出现
（THF）：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；乙二醇
相分离的现象（如沉淀）；而具有较高临界溶解温度
单丁醚（BCS）、过氧化−2-乙基己酸叔丁酯（TBPO）：
（upper critical solution temperature，UCST）的聚合物将
在特定温度以下出现相分离。对于氨基树脂固化聚 工业级，江苏德纳化学股份有限公司；氨基树脂 MR-
4608：工业级，江苏长春化工有限公司；去离子水：实
丙烯酸酯交联体系，需要在高温下进行，LCST体系更
验室自制。
符合此交联体系的需求。制备LCST体系常用的单体
Nicolet 6700 全反射傅立叶变换红外光谱仪：赛
有 N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM） 、甲基丙烯酸二甲
[10]
默飞世尔；ZetaPALS纳米粒度分析仪：布鲁克；204 F1
[11]
氨基乙酯（DMAEMA） 、聚环氧丙烷-聚环氧乙烷-
差示扫描量热仪：耐驰；凝胶渗透色谱仪：沃特世科
[12]
聚环氧丙烷（PPO-PEO-PPO） 等。NIPAM 的 LCST
技有限公司；UV-2700 紫外-可见分光光度计：岛津；
为 32 ℃，其含有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基，
DNJ-1B 旋转黏度计：上海昌吉地质仪器有限公司；
当温度较低时，酰胺基与水分子形成氢键，胶束被水
TGA/1100SF热重分析仪：梅特勒-托利多。
分子包围，使其在水中的溶解性增强；当温度升高时，
1. 2 实验过程
氢键作用被破坏，疏水作用占主导地位，使其溶解能
力降低，即 NIPAM 的温敏性是一个循环可逆的过程。 1. 2. 1 分散体的制备机理
加入亲水性单体可以提高其LCST，而加入疏水性单体 溶液聚合常用来制备水溶性聚丙烯酸酯和水性
则使 LCST 降低，通过这一机理可以调节聚合物亲疏 聚丙烯酸酯二级分散体。聚丙烯酸酯的溶液聚合先
水的比例来设计具有不同LCST的聚合物 。 是将单体和引发剂在有机溶剂中聚合形成高分子聚
[13]
基于此，本研究通过溶液聚合将 NIPAM 与丙烯 合物，再加碱中和，最后在高速剪切下加水乳化分散。

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