丙烯酸酯范文

丙烯酸酯范文（精选12篇）

丙烯酸酯 第1篇

松香是一种可再生的萜烯类天然资源, 其主要成分是菲环结构的树脂酸, 它具有防腐、防潮、绝缘、乳化和增粘等优良特性[6,7,8]。树脂酸和不同的醇类进行酯化反应, 可以生成一系列的松香酯。松香和松香酯类树脂可分散于水中乳化成为松香和松香酯的乳液[9,10]。将松香引入丙烯酸酯乳液中不仅改善其粘接性、耐水性和耐溶剂性能, 而且增大了松香资源的附加值。另外, 松香的成本远低于一些其他用于改性丙烯酸乳液的物质, 如有机硅、有机氟等[2,3,4,5,11]。

1 松香改性丙烯酸酯乳液的制备方法

松香改性丙烯酸酯乳液主要有共混和共聚两种方法。共混法简易便行, 规模可大可小, 具有重要的工业价值, 成本低于共聚法。而共聚法制备的体系稳定性等性能优于共混法。

1.1 共混法

聚合物共混物是两种及两种以上的均聚物或共聚物的混合制成宏观均匀的物质混合物[12]。共混物组分间的相容性是指热力学相互溶解, 即共混体系中混合自由焓ΔG≤0, 它反映了共混物不产生相斥分离现象的能力[12,13,14]。共混法制备改性丙烯酸酯乳液主要是物理共混法以及共聚-共混法。

物理共混法是依靠物理作用实现共混的方法, 将制备好的松香乳液和丙烯酸酯乳液按一定的比例混合成均匀的体系, 此法较广泛地运用于工业生产中[10,15]。唐宏科等[15]将单体丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸按48∶48∶4的配比通过半连续乳液聚合法合成了丙烯酸丁酯-酯酸乙烯酯-丙烯酸三元共聚乳液, 向其中添加可以增加初粘性的松香树脂, 粘接性明显增强, 当松香树脂用量 (占聚合物乳液量) 为50%时, 其剥离强度最大。

共聚-共混法是化学共混法, 松香或松香酯共混于丙烯酸酯乳液的共聚过程中, 两者能混合的更加完全, 因而其性质通常优越于物理共混法。林明涛等[16]用氢化松香代替十六烷等作为助稳定剂溶解在甲基丙烯酸酯单体中, 通过细乳聚合的方式制备了氢化松香/丙烯酸酯乳液。通过凝胶渗透色谱分析发现在聚合过程中松香没有从单体液滴中析出, 通过差示扫描量热发现氢化松香降低了据甲基丙烯酸酯的玻璃化转化温度, 使其初粘力增加。杨玉昆等[17]先以丙烯酸酯制备种子乳液, 再滴加溶解含有松香作为增粘树脂的丙烯酸酯单体进行第二步乳液共聚合, 制备的乳液180°剥离强度、初粘力得到提高。

1.2 共聚法

由两种或两种以上的单体进行的聚合反应称为共聚反应, 其产物为共聚物[18]。共聚物的性能与参与反应的的单体结构单元均有关, 是其均聚物性能的综合和补充。因此, 共聚法是目前高分子材料改性的一种重要的方法[19]。共聚法制备松香改性丙烯酸乳液一般是在松香菲环结构上引入可聚合基团, 使之与丙烯酸酯或其它乙烯基酯单体共聚。共聚法制备的乳液稳定性相比于共混法得到很大的提高, 进而松香的性能可以更好的发挥, 乳液具有更好的粘接性、耐水性等性质。

可自由基聚合松香衍生物的制备是松香利用共聚法改性丙烯酸酯乳液的基础, 如乙烯基酯类单体、乙烯基醚类单体、丙烯酸酯类单体、烯丙基酯类单体等[20]。林明涛等[21]以过氧化苯甲酰作为引发剂, 歧化松香 (β-丙烯酰氧基乙基) 酯和丙烯酸以及丙烯酸酯作为单体通过细乳液聚合制得的综合性能优良的压敏胶粘剂。王基夫等[22]发现以脱氢枞酸 (β-丙烯酰氧基乙基) 酯改性丙烯酸酯乳液可以使其聚合物膜的贮存模量以及拉伸强度增加。

2 松香改性丙烯酸酯乳液的主要应用

近年来, 国内外对于松香改性丙烯酸酯乳液在胶粘剂、涂料、油墨以及造纸中的应用取得了很大的进展。

2.1 在胶粘剂中的应用

丙烯酸酯胶粘剂是一种成本低廉、安全无毒和环境友好的水性胶粘剂, 是胶粘剂领域的研究热点之一[23]。松香酯乳液因具有良好的增粘性、成膜性和相容性等性能广泛应用于各类胶粘剂产品中, 主要是用来提高聚合物的初粘力[24,25]。

将松香酯乳液添加到聚丙烯酸酯压敏胶中, 压敏胶的初粘力和剥离粘结强度得到显著提高, 改善了压敏胶对聚乙烯、聚丙烯及油性材料的粘接力[10]。在丙烯酸酯类乳液型复合胶中添加一定比例的乳化松香会使新型纸塑复合胶粘剂的粘接力、稳定性、耐水性等性能得到很大改善[26,27,28,29,30]。但这样的共混法是将松香酯先乳化后加入到乳液中, 乳化体系之间的差异会导致共混乳液稳定性较差, 近年来发展较大的共聚法制备更能充分发挥其增粘性能。

王雪荣等[31]研究了松香、萜烯、氢化松香三种增粘树脂对共聚体系的性能的影响, 得出提高胶粘剂的性能的排序为萜烯最差, 氢化松香最好。而且氢化松香作为增粘树脂时其共聚体系外观细腻, 稳定性好。当氢化松香在单体中的质量比为10%时, 剥离强度得到最大值0.56kN/m。刘晓丹等[32]以氢化丙烯酸松香 (β-丙烯酰氧基乙基) 酯作为增粘树脂, 采用预乳化半连续乳液聚合技术制备了用于压敏胶基体树脂的松香衍生物-丙烯酸酯共聚乳液。其结果表明松香衍生物参与了体系的共聚反应并且表现出良好的相容性;初粘力、剥离强度、持粘力等性能优越。

2.2 在乳胶涂料中的应用

乳胶涂料用量随着建筑行业及室内装饰业的发展而与日俱增, 国内市场的乳胶涂料主要是聚酯酸乙烯类、丙烯酸酯类、苯乙烯类等单体经乳化聚合为性能优良的复合乳液[33]。丙烯酸酯类乳胶涂料的耐热性、耐候性、耐腐蚀性、附着力等性质较好, 但自身结构的低温变脆、高温变粘的性质影响了其装饰效果和使用价值, 在硬度、抗污染性、耐溶剂性等方面也不够理想。因此为了实现丙烯酸酯类乳胶涂料综合性能的提高, 丙烯酸酯类乳胶涂料需要进行改性探究[34]。国内研究有用水性树脂来改性乳胶涂料, 如水性醇酸树脂, 其工艺要求高, 而且混合体稳定性差。松香及其衍生物早已广泛应用于涂料制备, 松香的引入使涂料耐热性、耐水性、耐腐蚀性都有很大程度的提高[35]。使用松香改性丙烯酸酯乳液弥补了丙烯酸酯乳液的缺点, 也提高了松香的附加值。采用天然资源松香改性丙烯酸酯涂料的传统的方法是共混法, 但是乳液共聚合的方法更符合丙烯酸酯涂料节能高效、持久力长、环境友好的发展趋势。

崔锦峰等[36]将自制的丙烯酸共聚乳液与马来松香季戊四醇酯在中和剂 (胺) 作用下制备了均一、稳定的水性树脂铵盐液, 并将其用于水性涂料的制备。制成的涂料稳定性好, 存放1年没有变稀分层和增稠现象出现, 施工性能优良且涂膜耐候性增强。王基夫等[37]以歧化松香 (β-丙烯酰氧基乙基) 酯和丙烯酸松香 (β-甲基丙烯酰氧基乙基) 酯两种松香基单体为原料, 通过紫外光固化的方式, 聚合成基于松香的涂层, 加入丙烯酸-2-羟基乙基酯后, 可以改善涂层的附着力, 提高涂层低温条件下的热稳定性。

2.3 在水性油墨中的应用

水性油墨是由水性聚合物连接料、颜料、水和助剂等组成的一种低毒性油墨[38,39]。丙烯酸酯乳液因具有色浅、涂膜具有良好的透明性、耐侯性等特点, 是一种重要的水性油墨连接料, 但丙烯酸酯乳液还存在耐水性差等缺点[40]。将松香乳液与丙烯酸乳液共混, 是制备改性丙烯酸酯乳液的常用方法之一。松香乳液中的引入丙烯酸乳液, 使其制备油墨的光泽度、耐磨擦性、附着牢度、稳定性提高, 耐水性稍有降低。也可以在松香分子中引入可聚合基团, 与丙烯酸、丙烯酸酯类单体通过共聚, 可使乳液的性能得到进一步的改善和提高, 更好的发挥二者的复合优势。

崔锦峰等[41]用丙烯酸酯乳液和改性马来酸酐松香树脂在中和剂作用下制成水性油墨连接料, 再与颜料、填料和助剂分散研磨生产出了性价比合理、适合装潢印刷的绿色水性油墨。李彩霞[42]用松香乳液和丙烯酸酯乳液共混应用在油墨中, 她发现当松香乳液量较低时, 丙烯酸乳液的粘度升高, 光泽度和附着牢度提高。

2.4 在表面施胶剂中的应用

表面施胶剂的化学品是一种造纸施胶过程中必要的化学品, 其大致可分为天然高分子和合成聚合物两大类[43]。苯乙烯丙烯酸酯聚合物 (SAE) 是当前发展最快、应用最广的合成聚合类表面施胶剂之一, 其合成工艺简单、产品粘度低、使用方便、效果优异, 使纸张的施胶效果、印刷性能优越[44,45]。松香广泛使用在浆内施胶, 可以增加纸张的表面光泽度等[46]。将松香引入SAE的聚合过程中可以综合松香和传统SAE的优点, 合成的线性网状的结构进一步增强了纤维与纤维的交织力, 该类施胶剂不易水解, 保留了松香施胶迅速的特点, 而且在施胶过程中能增强纸张的强度[47,48]。

徐建峰等[49]将低粘度阳离子淀粉作为乳化剂、分散剂, 以苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯为主要反应单体, 加入松香作为功能单体, 采用无皂乳液聚合合成了核壳型阳离子苯乙烯丙烯酸酯乳液。与不添加松香制得的苯乙烯丙烯酸酯乳液相比, 经添加松香制得的苯乙烯丙烯酸酯乳液耐水性能明显改善。王西锋等[50]将丙烯腈改性淀粉作为分散剂, 苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯为主要反应单体, 加入松香胺为功能单体, 丙烯酰胺为交联单体, 过硫酸钾为引发剂, 采用无皂乳液聚合技术合成了一种阳离子苯丙乳液表面施胶剂。除腈基侧链的抗水性外, 松香胺的胺基和纸张纤维形成了氢键, 施胶后的纸张比未施胶的书写原纸的接触角增大了近乎一倍。纸张的施胶度、环压强度、拉伸强度、耐破度都大大高于原纸。

3 结语

松香具有防腐、防潮、绝缘、乳化和增粘等优良性质, 通过共混或共聚的方法将其引入到丙烯酸酯乳液中不仅拓宽了松香的深加工利用, 也使得丙烯酸酯乳液的应用范围进一步的扩展。我国是松香产量最大的国家。而且松香是可再生的天然资源, 将其作为原料符合绿色化学的发展方向。共聚的改性方法相比于共混可以使产品得到更优异的性能, 但是在共聚改性中单体的合成、引发剂的种类和聚合方法等方面需要进一步的探求。

摘要：丙烯酸酯乳液是一类性能优良、应用广泛的环保型聚合物乳液, 但存在热稳定性、耐水性、耐污性和透湿性差等缺点。将天然可再生资源松香通过共混或共聚的方式制备松香改性丙烯酸酯乳液可以使其粘接性、耐水性、耐溶剂性得到提高。本文对松香改性丙烯酸酯乳液的制备方法及其应用进行了综述, 并展望了该领域的发展趋势。

丙烯酸酯 第2篇

新型聚(甲基)丙烯酸酯/盐透明材料的制备及其性能

聚(甲基)丙烯酸酯具有优异的透光性、耐光性和耐候性,广泛用作光学塑料.研制高折射率、高耐热性、低吸湿性的透明高分子材料是近年来光学塑料研究和开发的`重点之一.本文介绍了新型聚(甲基)丙烯酸酯/盐透明高分子材料的主要制备方法,即新型单体合成-聚合法、共聚法、共混-聚合法和有机-无机纳米杂化法,并系统地总结了各方法的特点以及所制备的材料的性能,展示了目前应用最为广泛的新型单体合成-聚合法和有机-无机纳米杂化法的潜在的应用前景.

作 者：曹艳霞 李光吉 刘慧民 CAO Yan-Xia LI Guang-Ji LIU Hui-Min  作者单位：华南理工大学材料科学与工程学院,广州,510640 刊 名：高分子通报  ISTIC PKU英文刊名：CHINESE POLYMER BULLETIN 年，卷(期)： “”(11) 分类号：O6 关键词：(甲基)丙烯酸酯/盐聚合物   透明高分子   折射率  

丙烯酸酯 第3篇

[摘要]通过分析乙烯装置裂解老区丙烯塔的工艺流程特点，找出了丙烯塔ET-451塔釜丙烯损失大的主要原因，通过优化丙烯塔操作，降低丙烯塔进料中C4含量，降低丙烯塔的进料量，从而降低丙烯塔ET-451塔釜丙烯损失，提高丙烯收率，实现装置的效益最大化。

[关键词]丙烯塔；塔釜内冰系损失；急冷水温度；进料量。

[中图分类号]TQ042 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0188-01

一、裂解装置工艺简介

大庆乙烯裂解装置1986年建成投产，装置乙烯生产能力30万吨/年，1999年装置经过扩能改造，乙烯生产能力达到48万吨/年。老区装置流程采用的是美国S&W;公司的顺序分离流程，加氢方式为后加氢。从脱丙烷塔（E T441）塔顶出来的碳三组份通过C3Rx反应器加氢除去甲基乙炔（MA）、丙二烯（PD），再进入丙烯汽提塔（ET-473），汽提出氢气和甲烷等轻组分，最后进入丙烯精馏塔。丙烯塔由串联两塔组成，1#丙烯塔（ET451）塔釜采出循环丙烷进裂解炉裂解，2#丙烯塔（ET-452）采出丙烯产品。ET-451塔釜再沸器用急冷水加热，ET452塔顶冷凝器用冷却水冷凝。ET452塔顶采出的是纯度为99.60mol%的聚合级丙烯产品，第145层塔盘侧线采出的是纯度为95.0mol%的化学级丙烯产品，聚合级丙烯产品、化学级丙烯产品采出比例可根据实际生产需要进行调整，一般情况下化学级丙烯产量是聚合级丙烯产量的2倍。因为丙烯与丙烷的相对挥发度较小，因此丙烯塔具有回流比大、塔盘数多的特点，ET-451共有浮阀塔盘88层，ET-452共有浮阀塔盘100层，两塔共有188层塔盘。原塔盘为普通浮阀塔盘，2004大检修全部更换为组合导向式高效浮阀塔盘，改造后可以全部生产聚合级丙烯，在全产聚合级丙烯的情况下，ET-451塔釜丙烯含量设计小于15mol%。

丙烯塔简要流程如（图1）：

二、存在的问题

目前根据生产需要，聚合级丙烯和化学级丙烯的产量比例大约为1：2，因此ET-451塔釜丙烯损失更应该低于设计值15mol%。但是2007年12月份ET-451塔釜丙烯含量平均为27mol%，最高时达到39.9mol%。大量丙烯返回裂解炉重新裂解，造成丙烯损失大；同时大量丙烯返回裂解炉易造成裂解炉管结焦，降低裂解炉运行周期。

三、ET-451塔釜丙烯损失高的主要原因

1、丙烯塔ET-451共有3台再沸器（EH-451A/B/C），均用急冷水作为加热介质。而急冷水温度控制在78-80℃，造成EH-451A/B/C加热量不足，EH-451急冷水调节阀QC-1473处于全开状态，仍然不能满足ET451加热要求，造成塔釜丙烯损失大。

2、脱丙烷塔ET-441分离效果不好导致塔顶夹带大量C4进入ET451塔釜，C4重组份进入再沸器后排不出去，严重时还引起丁二烯聚合，导致壳程结垢，这些因素直接影响到再沸器的传热效果。同时C4使得丙烯与再沸介质的接触面积减少，大量丙烯没有被加热汽化，而是随着循环丙烷损失掉，造成ET45l塔釜丙烯损失大。

3、丙烯塔操作不统一，对于丙烯塔的塔压和回流比调整随意性大，塔压控制在1.45-1.85MPa，回流比控制在在8.5～12，丙烯塔运行不稳定。另外有个别班组为争产量，在交接班前减产品采出、加回流，造成ET-451塔釜丙烯损失大。

4、裂解老区丙烯塔设计进料量为18.9吨/小时，由于裂解新区脱丙烷塔ET-1610负荷大、顶温高，被迫将EV-1640的部分物料改进老区脱丙烷塔回流罐EV-442，造成老区丙烯塔进料量增大、负荷偏高。另外丙烯压缩机EC-351不凝气返EV-303的量过大，大量丙烯在系统的循环量，即增加压缩机负荷，又造成丙烯塔进料量大。由于上述原因，老区丙烯塔的进料量在22吨/小时左右，由于老区丙烯塔负荷高，并且再沸器（EH-451A/B/C）加热量不足，造成老区丙烯塔损失大。

四、降低ET-451塔釜丙烯损失大的主要措施

1、由于EH-451的急冷水流量不能再提高，因此提高EH-451再沸量只能靠提高急冷水温度。和急冷系统联系，在保证急冷水塔ET-202稳定运行的情况下，急冷水温度控制在82～84℃，ET-451的再沸量得到很大提高。

2、脱丙烷塔ET-441有两股进料，分别来自脱乙烷塔ET-421和凝液气提塔ET-323，当这两股总进料量超过36t/h时，ET441超负荷分离效果变差，因此ET441调整要首先控制进料量不超过36t/h。其次，在保证ET441塔釜不夹带C3，碳四产品合格的同时，尽量降低ET441灵敏板温度设定值，灵敏板由原来的64℃降至59℃，同时将ET-441的回流量由11吨/小时提高到14吨/小时，ET-441塔顶物料C4含量明显下降。另外将EH451的重组份返到裂解炉，提高EH-451的加热效果。

3、统一丙烯塔操作条件，将丙烯塔压力冬季控制在1.65～1.75MPa、夏季控制在1.75～1.85MPa；稳定聚合级丙烯和化学级丙烯的产量比值；ET-452的回流比控制在9～10，同时稳定ET-45`的进料量。另外将ET-451塔釜丙烯损失班组经济核算考核指标，这样可以加强主操的责任心，稳定丙烯塔操作。

4、在保ET-1610/1611稳定运行的情况下，逐渐降低裂解新区EV1640到老区EV-442的物料，降低丙烯塔负荷。另外在保证EC-351稳定运行的情况下，尽量减少EV-355不凝气返EV-303的流量，减少丙烯在系统的循环量，减少丙烯塔进料量。通过上述调整，老区丙烯塔的进料量由原来的22吨/小时降到19吨/小时，使丙烯塔的进料量接近设计值。

五、调整后的效果检验

通过对上述四个方面进行优化调整，效果十分明显，ET-451塔釜丙烯损失大幅度降低，如（表1）所示：

通过对老区丙烯塔进行优化调整，效果十分明显，ET-451塔釜丙烯损失大幅度降低，由活动前的27%降低至活动后的10%以下。ET-451塔釜丙烯返回裂解炉按丙烷原料进行裂解，丙烯产品价格为7000元/吨，丙烷产品价格为5000元/吨，丙烯塔操作时间按8000小时/年，ET-451塔釜物料返回裂解炉按2吨/小时，则每年由ET-451塔釜所减少丙烯损失而创造的直接效益为：

（7000-5000）元/吨×8000小时×2吨/小时×（27%-10%）=544万元

同时可以减小丙烯裂解结焦对炉管的影响，提高裂解炉运行周期。

六、结束语

通过优化裂解老区丙烯塔操作，效果十分明显，ET-451塔釜丙烯损失大幅度降低，提高了装置的丙烯收率，实现装置的效益最大化。

参考文献

[1]张旭之，我国乙烯工业发展中的相关问题[C]，大庆石化公司科技会议报告，2006

丙烯酸酯防水乳液及其涂料的研制 第4篇

本实验以苯丙乳液为聚合物基体,掺入一些助剂进行改性,制成液料;以水泥及其他惰性填料组成粉料;通过调整液料及粉料的配方工艺,制备出具有高性能的聚合物水泥防水涂料。本文主要介绍了山东未来化工技术有限公司的防水涂料用苯丙乳液TSL-1802的合成,以及液粉比、消泡剂用量等对利用该乳液制备的防水涂料的性能的影响。

1 实验部分

1.1 原料

丙烯酸丁酯,丙烯酸异辛酯,苯乙烯,复合乳化剂,助剂A、B,过硫酸钠,水泥(425#普通硅酸盐水泥),重钙,石英砂,分散剂,消泡剂,防腐剂,增塑剂。

1.2 实验仪器及设备

电子万能试验机WDE-2型,电热恒温干燥箱202-0型,SFJ-400型分散机,NDJ-1旋转粘度计。

1.3 TSL-1802防水乳液的制备

(1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝管及加料装置的搪瓷反应釜(容积为500L)中依次加入复合乳化剂、水,加热搅拌。

(2)预乳化釜中加入全部丙烯酸酯单体及苯乙烯单体、部分乳化剂以及部分去离子水,搅拌40min,预乳化液。

(3)当反应釜温度达到82℃时,加入部分引发剂过硫酸钠溶液,5min后加入部分预乳化液。稍后开始滴加剩余的预乳化液,同时滴加剩余的引发剂溶液。控制滴加速度,在3h内滴完。滴完保温1h。自然降温至50℃,加入助剂A,B,用氨水调节pH7～8,过滤,出料。用该制备方法在500L搪瓷反应釜中试生产了3t TSL-1802防水乳液,产品性能稳定。

1.4 防水涂料的制备

按表1所列配方制备JS防水涂料,防水涂料制备采用一般乳胶漆的生产设备和工艺,即将水、分散剂、消泡剂、增塑剂等按配方称量,投入分散釜中进行分散,得到液料。将液料与粉料按一定比例混合,并辅以相应的助剂,即制得防水涂料[2]。

1.5 防水涂料的检测

实验检测方法依据GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》,将在标准条件下放置后的样品按指定的比例分别称取适量液体和固体组分,混合后机械搅拌5min,倒入GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》中8.1规定的模具中涂覆,注意勿混入气泡。试样制备时分2次或3次涂覆,后道涂覆应在前道涂层实干后进行,在72h之内使试样厚度达到(1.5±0.2)mm.试样脱模后在标准条件下放置于干燥器中,和标准条件下至少放置2h。用切片机将试样冲切成GB/T 528-1998中规定的I型哑铃形试样。按GB/T 16777-2008中8.2.2的规定进行试验,拉伸速度为200mm·min-1。每组试件5个,1个备用。

2 结果与讨论

2.1 TSL-1802乳液的物化指标

乳液的物化指标如表2所示。

2.2 液粉比对防水涂料性能的影响

液粉比(L/P Ratio)是指材料中聚合物乳液的质量与所用粉料的质量之比。它不仅影响到涂膜的性能,而且还影响到材料的经济性[3]。聚合物乳液是JS防水涂料的主要成膜物质,是影响涂料性能好坏的重要因素,起着十分重要的作用,关系到涂膜的耐水性、硬度、柔韧性等,也关系到对基材的粘结强度等性能。组分中的苯丙乳液作为胶粘剂使用,可将水泥水化物的颗粒连接起来,延长了水泥的硬化时间,提高了防水材料的强度、粘结性、耐水性、耐久性和柔韧性,并改善了水泥的脆性,克服了传统水泥粘接层和抹面层胀缩开裂等弊病,保证了整个防水体系能承受因温度变化和风压导致的结构变形缩产生的应力,避免了恶劣天气造成的结构破坏[4]。

由图1可知,随着液粉比的增加,涂膜的拉伸强度下降,而断裂伸长率不断提高。这是因为随着液粉比的增加,涂膜中聚合物比例提高,因而柔韧性增加,表现为拉伸强度降低、断裂伸长率提高。当液粉比为1.2时,涂膜的拉伸强度为1.86MPa,断裂伸长率为290%。由此可见,此液粉比时涂膜的综合性能较好。

2.3 消泡剂用量对防水涂料性能的影响

建筑材料特别是水性材料,在生产过程中极易产生气泡,材料的泡沫不仅会给生产和施工带来麻烦,而且还会使材料的质量,特别是拉伸性能受到影响。因此,必须使用消泡剂来抑制泡沫的产生和消除泡沫,以提高材料的性能。消泡剂可使涂料在生产和施工时产生的大量气泡迅速消失,从而使涂膜致密,不会有针眼等影响涂膜外观和性能的缺陷。消泡剂的用量要适当,用量太小不足以消除气泡,用量太大,则涂膜可能出现油缩、鱼眼等现象。如图2所示,消泡剂用量为0.5%时,防水涂料的性能较好。

3 结论

(1)采用预乳化种子乳液聚合工艺,合成了防水涂料用苯丙乳液TSL-1802。

(2)以该乳液制备防水涂料,随着体系液粉比的增加,涂膜的拉伸强度逐步降低,而断裂伸长率则不断提高。当液粉比为1.2时,所制备的防水涂料的综合性能较好。

(3)消泡剂的加入有利于改善涂料的拉伸性能,但过量的消泡剂则对涂料的性能带来不利的影响。本实验中消泡剂的最佳用量为液料总质量的0.5%。

摘要：介绍了聚合物水泥防水涂料用丙烯酸酯乳液TSL-1802的制备方法及主要性能,并讨论了液粉比、消泡剂用量等对利用该乳液所制备的防水涂料的性能的影响。

关键词：防水涂料,丙烯酸酯,乳液

参考文献

[1]沈春林.聚合物水泥防水涂料[M].北京:化学工业出版社,2003.15-16.

[2]张智强,丁虹,董松.聚合物水泥复合防水涂料的拉伸性能研究[J].化学建材,2004,20(5):43-45.

[3]董孔祥,卢迪芬.聚合物水泥基防水涂料性能的影响因素[J].新型建筑材料,2006,(5):19-21.

丙烯酸酯 第5篇

聚丙烯酸酯的玻璃化温度的定量结构-性质相关研究

提出了高分子的侧基顺拉模型,认为侧基的空间效应主要来源于侧基的轴向横截面积.与侧基的轴向横截面积密切相关的是侧基的碳链分支数.直接采用侧基碳链分支数作为侧基的空间效应参数,对13种聚丙烯酸酯和9种聚甲基丙烯酸酯的玻璃化温度进行了定量结构-性质相关研究,得到了良好的三参数模型,对聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯的玻璃化温度分别进行回归分析,相关系数R2 = 0.989 (s = 3.8K)和R2 = 0.993 (s = 4.8K).该模型对22种聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯的合并计算的结果是R2 = 0.980 (s = 8.3K).建立的`模型参数计算简便,模型的稳定性和适应性较好,所有模型的标准误差均小于或接近实验误差.

作 者：戴静芳 刘胜利 陈勇 曹晨忠  作者单位：湘潭师范学院化学系,湘潭,411201 刊 名：高分子学报  ISTIC SCI PKU英文刊名：ACTA POLYMERICA SINICA 年，卷(期)： “”(3) 分类号：O63 关键词：聚丙烯酸酯   聚甲基丙烯酸酯   玻璃化温度   定量结构-性质相关  

丙烯酰胺突袭洋快餐 第6篇

丙烯酰胺在人类漫长的烹饪史中一直存在，只不过直到2002 年才有瑞典科学家在食物中发现它的踪迹，随后英国、挪威等多国科学家证实了这一结果， 所以这又是一个“吃了几千年都没事， 结果还真有事”的典型案例。

丙烯酰胺是由“还原糖”（比如葡萄糖、果糖等）和某些氨基酸（主要是天冬氨酸）在油炸、烘焙和烤制过程中，通过“美拉德反应”产生的。美拉德反应其实你并不陌生，简单讲就是食物颜色逐步变深并散发诱人香味的过程，比如烤肉、烤面包等。

哪些因素影响食物中丙烯酰胺的含量

食物中丙烯酰胺的含量与食材的成分密切相关， 比如咖啡、土豆、谷物等高碳水化合物、低蛋白质的食材加工后产生的丙烯酰胺就比较多。这是食物的天然属性决定的，因此洋快餐也不可能做出“不含丙烯酰胺”的炸薯条 ！

温度是另一个重要的因素，丙烯酰胺在120 ℃ 以上的高温下生成， 140℃ ～180℃产生的量最多。此外， 越是炸得脆、烤得干的食物，丙烯酰胺的含量通常也越高，例如炸薯片的丙烯酰胺含量约为炸薯条的2 倍，硬面包也比软面包含量高。

食物的储存、加工方式也会影响丙烯酰胺的生成。以土豆为例，根据美国食品与药物管理局的研究，油炸土豆中丙烯酰胺含量比焙烤土豆制品的高，如果用微波炉烤制带皮的土豆则不产生丙烯酰胺。此外，炸土豆之前泡15～30 分钟，土豆储存在阴凉干燥避光的地方， 不要在冰箱冷藏土豆等等也可降低丙烯酰胺的含量。

自家炸的薯条中丙烯酰胺含量可能比快餐店更高

对于食品企业来说，由于有良好的工艺控制，因此丙烯酰胺的含量其实是比较低的，家庭烹饪产生的丙烯酰胺可能更多。比如某厂家的方便面饼是130℃炸2 分钟，丙烯酰胺含量约为30 微克/ 千克；而央视记者在街边小摊上买的油条大约是220℃炸1 分钟，丙烯酰胺竟达到495 微克/ 千克，比本文开头提到的肯德基炸薯条还高。

更具可比性的是，在家炸薯条，油温约190℃用时3 分钟，丙烯酰胺含量达到1 110 微克/ 千克，是本文开头提到的肯德基炸薯条数值的4 倍左右。这是由于快餐企业的炸薯条在油温控制、油炸时间等方面都有严格而精确的操作规范，因此丙烯酰胺含量比家里炸的更低。

2002 年瑞典官方的一份数据也可作为参考：麦当劳炸薯条丙烯酰胺含量为380 微克/ 千克，汉堡王为514 微克/ 千克（没有肯德基的数据）。正因如此， 欧盟认为，在家炸薯条可能使丙烯酰胺的总摄入量增加80%。

你吃进去的丙烯酰胺来自哪些食品

很多高温处理过的食物都会含有少量丙烯酰胺，但咖啡及油炸或烘焙的土豆是欧洲成年人丙烯酰胺的主要摄入来源，而小孩子吃进去的丙烯酰胺有一半来自炸薯条。东方人的饮食习惯有所不同，根据香港食物安全中心的估计， 当地人摄入的丙烯酰胺有约45% 来自炒菜。这主要缘于爆炒的烹饪方式，比如爆炒西葫芦的丙烯酰胺含量可以达到360 微克/ 千克，比炸薯条还高。由于大陆地区的居民也喜欢煎炒烹炸，状况应该和香港差不多。

丙烯酰胺有哪些危害

首先，它是一种潜在致癌物，已经有确凿证据证明它能导致动物的癌症， 但是否导致人类癌症还无定论，世界各国和国际组织均在关注和研究中。其次， 它可能有损神经系统、婴儿早期发育和男性生殖健康。某些特殊职业人群可能因为大剂量的摄入而造成神经损伤或其他健康损害，但靠吃是吃不到这种量的。

我们到底吃了多少丙烯酰胺

会不会有问题

别看个别食物中的丙烯酰胺含量不低，但我们总体上吃进去的丙烯酰胺并不多，世界卫生组织估计平均水平是每人每天20 ～ 30 微克。不同国家消费者吃进去的丙烯酰胺虽然来源有所不同，但其实也差不太多，东方人的摄入量还会比西方人稍低，总体上是不足为虑的。

在健康影响方面，以最敏感的实验动物的数据与人的平均数据作比较，大约有200 ～ 300 倍左右的安全系数。联合国粮农组织和世界卫生组织下的食品添加剂联合专家委员会（JECFA）据此认为，应对其潜在致癌性给予关注， 因为对于潜在致癌物，这个安全系数还不够高， 对于其他可能的副作用则可以忽略，仅建议采取合理的措施来降低食品中丙烯酰胺的含量。

目前世界各国如何控制食品中的丙烯酰胺

目前世界各国尚未制定食品中的丙烯酰胺限量，但大家都在努力降低其含量。比如国际食品法典、美国、欧盟等均为工业界提供了降低食品中丙烯酰胺的操作指南。欧盟提出了一个参考值用于督促和指导企业降低丙烯酰胺含量（对于炸薯条是600 微克/ 千克），“雀巢咖啡丙烯酰胺超标”的乌龙新闻就是因为对这个参考值的误读。

在政府、科学界和工业界多年的共同努力下，控制丙烯酰胺已经取得一些成效。以欧盟为例，薯片里的丙烯酰胺平均含量从2002 年的736 微克/ 千克降至2011年的358微克，整整降了一倍。

消费者该注意些什么

事实上，丙烯酰胺不可能从膳食中完全消失，也没有哪个国家或组织建议消费者不吃炸薯条、炸薯片、咖啡、谷物等食品。综合世界各国政府给消费者的建议，其实主要就是两方面：

一是从烹饪方式上，多蒸煮炖、少煎炸烤。温度不要过高，加热时间不要太长，但应保证烧熟煮透，以避免食源性疾病；蔬菜在炒之前焯水有助于减少丙烯酰胺生成。

二是从饮食习惯上，提倡平衡膳食， 减少油炸和高脂肪食品的摄入，多吃水果和蔬菜。只要做到这一点，别说丙烯酰胺，连反式脂肪都不用担心了。

文_ 钟凯 食品安全博士

近日有媒体报道，有关部门检测了三家洋快餐里的丙烯酰胺，结果发现肯德基的炸薯条里丙烯酰胺含量达到280 微克/ 千克， 比麦当劳高出40 微克。丙烯酰胺到底是怎么进入炸薯条的，280 微克到底多不多，会不会有健康问题，且待我一一解释。

丙烯酸酯 第7篇

关键词：环氧改性丙烯酸酯,预乳化乳液聚合,正交试验,制备工艺

乳液聚合具有体系黏度低、传热快、环保以及分隔效应等特点,已广泛应用于涂料、油漆、粘合剂、橡胶等领域[1,2]。丙烯酸树脂具有良好的抗老化性、耐光性、耐候性、耐腐蚀性及价格低廉、合成工艺简单等优点,但也存在着耐水性差、低温易变脆、高温易变黏失强的缺点,影响其实用效果,所以有必要对其进行改性处理[3]。环氧树脂分子结构中含有独特的环氧基、羟基、醚键等活性基团和极性基团,因而具有优良的机械性能、电绝缘性能、粘接性、耐水性、耐热性、耐化学品性及力学性能[4]。环氧-丙烯酸酯自由基接枝共聚制备复合乳液是比较常用的一种方法,其自由基接枝共聚机理已经得到证实[5,6]。

采用预乳化乳液聚合工艺合成稳定的环氧改性丙烯酸酯乳液,通过L25(56)正交试验,考察了复合乳化剂用量、引发剂用量、交联剂用量、软硬单体配比、环氧树脂用量和聚合温度对乳液性能的影响,并对所得的产物进行性能测试与结构表征。

1 实验

1.1 主要原料及仪器

甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、苯乙烯(St)、烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、环氧树脂E-44、N-羟甲基丙烯酰胺(NMA),均为化学纯;过硫酸铵(APS)、十二烷基苯磺酸钠(DBS)、碳酸氢钠(Na HCO3),均为分析纯。

NEXUS470型红外测试仪,美国尼高利公司;NDJ-8S型数显黏度计,上海精密科学仪器有限公司。

1.2 环氧改性丙烯酸酯乳液的合成

将DBS、OP-10、Na HCO3、St、AA、NMA、E-44、MMA、BA、H2O加入到带有搅拌器、回流冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,升温至30℃,预乳化30 min。预乳化结束后,取出2/3预乳化液放入恒压滴液漏斗中待用。余下的1/3预乳化液在四口烧瓶中加热升温至聚合温度,加入一定量APS,开始滴加预乳化液,聚合时间为3 h,期间每隔30 min加入2ml APS。滴加完毕后,再升温5℃,保温熟化30 min。最后降温至35~40℃,用氨水调节p H值至8左右,过滤出料,即得到环氧改性丙烯酸酯乳液。

1.3 性能测试与表征

1.3.1 乳液黏度

按GB/T 5561—94《表面活性剂用旋转式黏度计测定黏度和流动性质的方法》进行测试。

1.3.2 固含量及单体转化率

固含量按GB/T 14074.5—93《木材胶粘剂及其树脂检验方法固体含量测定法》进行测试。单体转化率C按下式计算(其中不挥发组分包括乳化剂、引发剂、缓冲剂、交联剂):

1.3.3 红外光谱(FTIR)表征

采用NEXUS470红外测试仪(美国尼高利公司)进行测试。将待测乳液均匀涂于载玻片上,于60℃真空干燥箱中放置10 h,取薄膜进行测试,乳液难以成膜时采用溴化钾压片法制备样品。

2 结果与讨论

2.1 正交试验方案设计及综合分析

正交试验法是选择实验因素显著性的有效方法[7]。试验选用L25(56)正交表,以单体转化率为目标函数,对复合乳化剂用量、引发剂用量、环氧树脂用量、交联剂用量、聚合温度、软硬单体配比(质量比)等6个因素进行试验。因素水平设计见表1,正交试验结果及分析见表2。

注:(1)用量均为占单体的质量百分比;(2)复合乳化剂用量按m(OP-10)∶m(DBS)=1∶1进行复配。

由表2可以看出,以单体转化率为评价指标时,各因素对其影响程度为:A>C>B>D>F>E。所得的最佳制备工艺条件为A4B3C4D3E2F3。

2.2 复合乳化剂用量对单体转化率的影响

当引发剂用量、交联剂用量和环氧树脂用量分别为0.6%、1.0%和8%,软硬单体配比为50∶50,聚合温度为80℃时,考察复合乳化剂用量对单体转化率的影响,结果见图1。

由图1可见,当复合乳化剂用量较小时,增加其用量,单体转化率不断增大,复合乳化剂用量为4.5%时,单体转化率最高,为90.7%;之后,复合乳化剂用量继续增大,单体转化率快速降低。如果乳化剂用量过少,乳胶粒表面不能全部被乳化剂所覆盖,相互之间可能发生团聚,使部分单体无法参加反应;而乳化剂用量过大,将导致乳胶膜亲水性增加,耐水性大大降低,而且大量乳化剂的存在,必将会影响乳液涂膜的性能。综合考虑,复合乳化剂用量取4.5%。

2.3 引发剂用量对单体转化率的影响

引发剂的种类和用量直接影响产品性能,并影响聚合反应速率[8]。当乳化剂用量、交联剂用量和环氧树脂用量分别为4.5%、1.0%和8%,软硬单体配比为50∶50,聚合温度为80℃时,考察引发剂用量对单体转化率的影响,结果见图2。

由图2可见,随着引发剂用量的增加,乳液单体转化率先增大后减小,当引发剂用量为0.6%时,乳液单体转化率最大,为97.5%。引发剂用量过少,反应速率慢,单体转化率小,聚合时产生的凝胶比较多。这主要是因为引发剂用量太少,引发的自由基数目少,聚合速率慢,形成的粒子数少,在半连续乳液聚合过程中,新滴加的单体不能有效地接枝到原先已形成的核上,反而形成新的胶束,生成新粒子,增加粒径分布范围,降低乳液稳定性和最终转化率,影响最终涂膜性能。当引发剂用量控制在0.6%时,乳液凝胶少,转化率高,乳液性能较好。

2.4 环氧树脂用量对单体转化率的影响

当乳化剂用量、交联剂用量和引发剂用量分别为4.5%、1.0%和0.6%,软硬单体配比为50∶50,聚合温度为80℃时,考察环氧树脂用量对单体转化率的影响,结果见图3。

由图3可见,随着环氧树脂用量的增加,单体转化率先上升后下降,这是因为环氧树脂与丙烯酸树脂发生交联反应,增加体系的交联度,改善了体系的稳定性,从而使转化率得到提高。但由于过多的环氧树脂与丙烯酸不相容而发生微相分层,影响聚合稳定性,使转化率下降。

试验发现,乳液的黏度与环氧树脂用量关系不大;随环氧树脂用量增加,涂膜吸水率下降。综合各项性能,选择环氧树脂用量为10%。

2.5 交联剂用量对单体转化率的影响

当乳化剂用量、引发剂用量和环氧树脂用量分别为4.5%、0.6%和10%,软硬单体配比为50∶50,聚合温度为80℃时,考察交联剂用量对单体转化率的影响,结果见图4。

由图4可见,交联剂用量为1.5%~2.0%时,单体转化率较高。交联剂用量大于2.0%时,聚合体系因聚合剧烈而使聚合物黏度增大、稳定性变差而难以涂覆;当交联剂用量过低时,不能提供足够的交联基团而使交联度降低,转化率也随之迅速降低。交联剂用量为2.0%时,乳液的黏度明显大于交联剂用量为1.5%时的黏度,而且从上述正交试验极差分析可以看出,交联剂用量对单体转化率的影响不是很大。所以确定交联剂用量为2.0%。

2.6 聚合温度对单体转化率的影响

当乳化剂用量、引发剂用量、交联剂用量和环氧树脂用量分别为4.5%、0.6%、2.0%和10%,软硬单体配比为50∶50时,考察聚合温度对单体转化率的影响,结果见图5。

由图5可见,聚合温度升高,单体转化率提高。温度为75℃时,转化率最高,达到91.9%。但温度过高,反应太快,不易控制,易发生凝聚现象,而且本实验使用的引发剂为过硫酸铵,高温会分解,失去效用。当温度超过75℃后,单体转化率逐渐降低。但当温度达到90℃时,单体转化率又有所升高,这是由于熟化温度也随之升高,有交联反应发生,使转化率有所提高。所以适宜的聚合温度为75℃。

2.7 软硬单体配比对单体转化率的影响

当乳化剂用量、引发剂用量、交联剂用量和环氧树脂用量分别为4.5%、0.6%、2.0%和10%,聚合温度为75℃时,考察软硬单体配比对单体转化率的影响,结果见图6。

单体配比影响乳液的玻璃化温度,乳液的玻璃化温度高,涂膜快干、硬度高,耐沾污性能优异,但涂膜的成膜温度会升高,影响乳液的使用。乳液的玻璃化温度低,则制备的涂膜柔韧性好,弹性高,但涂膜硬度低、耐沾污性差,慢干甚至不干。由图6可知,当软硬单体质量比为50∶50时,单体转化率最高,达97.6%,涂膜弹性最好,且此时玻璃化温度较低,在低温条件下也能保持良好的性能。

2.8 红外光谱(FTIR)分析(见图7)

由图7可见,2958、3027和3061 cm-1处为—CH3的C—H键伸缩振动吸收峰,2874 cm-1处为—CH2—的C—H键伸缩振动吸收峰,1739 cm-1处的强峰是羰基C=O的伸缩振动峰,3439 cm-1处为O—H键的伸缩振动吸收峰,1166 cm-1处峰为C—O键的伸缩振动峰,说明产物中有—COOH和—COOR基团的存在。

以上为丙烯酸酯乳液聚合产物的基本结构分析,另外,1510 cm-1处的中强峰为环氧基团的伸缩振动峰,841 cm-1处的较强峰为环氧基的环振动峰,证明环氧树脂和丙烯酸酯单体都参与了自由基共聚反应,得到了目标产物。

3 结语

(1)通过以上试验,确定了6个因素对单体转化率影响程度的主次顺序:复合乳化剂用量>环氧树脂用量>引发剂用量>交联剂用量>软硬单体配比>聚合温度。当乳化剂用量为4.5%,引发剂用量为0.6%,交联剂用量为2.0%,软硬单体配比为50∶50,环氧树脂用量为10%,聚合温度为75℃时,制备的环氧改性丙烯酸酯乳液单体转化率最高,达97.6%,稳定性最好,具有较好的综合性能。

(2)由红外光谱分析可知,制备的环氧改性丙烯酸酯乳液已成功地将环氧树脂接枝共聚到丙烯酸酯分子上,改善了共聚树脂的物理化学性能。

参考文献

[1]周双林,原思训,郭宝发.几种常温自交联丙烯酸树脂非水分散体的制备[J].北京大学学报(自然科学版),2001,37(6):869-874.

[2]刘品华,杨芬,陈吉书,等.有机无机复合微乳胶囊内墙涂料的开发研究[J].装饰装修材料,2003(8):50-52.

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[4]胡国文.蓖麻油和环氧树脂改性水性聚氨酯-丙烯酸酯的合成与表征[J].精细化工,2011,28(8):812-817.

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[7]陈少杰,张教强,蒙宇.正交实验法优化季戊四溴的制备工艺[J].玻璃钢/复合材料,2010(1):67-69.

羟基丙烯酸酯乳液的合成及性能研究 第8篇

1 实验部分

1.1 原料

丙烯酸丁酯 (BA, 分析纯) 、甲基丙烯酸 (MAA, 分析纯) 、甲基丙烯酸羟乙酯 (HEMA, 分析纯) , 国药集团有限公司;十二烷基硫酸钠 (K12, 分析纯) , 北京精求化工有线责任公司;辛基酚聚氧乙烯醚 (OP-10, 分析纯) , 皖维基团;过硫酸铵, 分析纯, 上海爱建试剂厂;碳酸氢钠 (Na HCO3) , 氢氧化钠 (Na OH) , 分析纯, 辽宁朝阳制药厂;实验过程中使用的水均为蒸馏水。

1.2 乳液聚合工艺

在装有电动搅拌器、温度计、冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入去离子水、复合乳化剂, 缓冲剂升温至一定温度, 加入部分单体和引发剂反应30 min左右, 待体系中出现均匀的蓝相后, 控制温度80℃, 继续滴加剩余的单体和引发剂, 1 h内滴完后升温至85~90℃, 再保持1 h, 降温至40℃, 加入氢氧化钠稀溶液, 调整p H值在7~8之间, 过滤出料。

1.3 分析测试

1.3.1 凝聚率的测定

聚合反应结束后, 用300目尼龙滤布过滤, 小心收集滤渣及搅拌器、烧瓶中的凝聚物, 水洗后于110℃左右烘干至恒重后称量, 计算其占单体总量的百分率。

1.3.2 乳液固含量及单体转化率测定

乳液的固含量 (%) 根据国标GB/T11175-2002进行测试, 则单体转化率由下式进行计算:

1.3.3 红外光谱分析 (IR)

在NICOLET-380FT-IR光谱仪上进行, 乳液样品在玻璃板上涂膜, 干燥后刮下与溴化钾压片。

1.3.4 耐水性

取适量乳液均匀涂覆于玻璃板上, 一定温度下干燥成膜后将玻璃板放入去离子水中浸泡, 观察涂膜变蓝、发白、起泡、发皱、脱落的情况。

1.3.5 其他性能测试

附着力按照GB/T9286-88测定;涂膜硬度按照GB/T6739-2006测定。

2 结果与讨论

2.1 反应温度对乳液聚合的影响

温度是影响聚合反应的重要因素。温度较低<75℃时, 反应速率很慢, 单体不能很快的聚合, 会导致体系的单体局部浓度较大, 在反应后期引起暴聚。如反应温度过低<70℃, 引发剂不能热分解产生自由基, 会发生停聚的现象;当温度较大 (>85℃) 时, 聚合速率过快, 乳胶粒子碰撞的可能性增加, 体系中有大量颗粒生成, 凝聚现象加剧, 稳定性下降。因此, 聚合反应的温度应控制在75~85℃。温度对聚合反应的影响见表1。

2.2 引发剂用量对乳液聚合的影响

乳液聚合所用的引发剂为水溶性引发剂, 本实验用的引发剂为过硫酸铵, 其作用是产生具有引发活性的自由基, 通过自由基引发单体聚合反应, 引发剂用量少时, 自由基较少, 聚合反应速度慢, 转化率低, 单体反应不完全, 单体气味很大。引发剂用量增多, 自由基生成速率增大, 自由基引发单体聚合的速率增大, 同时, 聚合物链终止速率增大, 生成聚合物相对分子量降低, 引发剂用量过多会引起聚合速率过快, 聚合热不能及时排出, 引起反应温度升高, 出现暴聚。引发剂用量为单体用量 (ω) 的0.3%时, 乳液性能最好。引发剂用量对聚合反应的影响见表2。

2.3 羟基单体含量的影响

羟基单体含量对乳液聚合的影响见图1。从图1可以看出, 羟基单体含量对乳液聚合有较大影响。随着羟基单体用量的增加, 聚合过程中产生的凝聚物呈上升趋势, 当羟基单体含量 (ω) 在15%以上时, 凝聚物显著增多, 可能的原因是甲基丙烯酸羟乙酯是水溶性较大的单体, 在用量较多时, 单体在水相成核几率增大, 易在水相均聚形成较大的乳胶粒子, 发生沉淀。另外, 体系中存在的甲基丙烯酸因具有羧基也可能与甲基丙烯酸羟乙酯形成氢键而导致凝聚。

2.4 羟基单体含量对涂膜性能的影响

羟基单体含量对涂膜性能的影响见表3, 随着HEMA的增加, 膜的耐水性下降, 这是因为-OH是亲水基团, 量越多亲水性越强, 耐水性也就越差。随着HEMA的增加, 涂膜硬度增大, 附着力增强, 这是因为-OH是极性基团, 能够与基材形成键合作用, 从而提高附着力。综合分析, 羟基单体用量为10%时最佳。

3 红外光谱分析

羟基丙烯酸酯树脂的红外光谱图见图2。图2中3 440 cm-1处为羟基峰, 2 960 cm-1、2 875 cm-1处为甲基、亚甲基的对称和不对称伸缩振动特征峰, 1 734 cm-1为羰基吸收峰, 在1 640 cm-1左右没有发现明显的C=C双键的吸收峰, 说明丙烯酸酯单体全部参与了反应, 962 cm-1、841 cm-1为丙烯酸丁酯的特征吸收峰, 说明产物为共聚结构。

4 结论

采用种子乳液聚合工艺合成了羟基丙烯酸酯乳液。通过对反应温度、引发剂和羟基单体等影响因素的考察, 确定了合成丙烯酸酯羟基组分乳液的配方及具体工艺, 测试了其涂膜性能。得到如下结论:

(1) 制备羟基丙烯酸酯乳液的最佳工艺:反应温度控制在75~85℃, 引发剂用量为单体用量的0.3%, 得到的乳液稳定, 颗粒饱满。

(2) 选用甲基丙烯酸羟乙酯作为羟基单体, 随着其用量的增加, 乳液凝聚物增多, 稳定性下降, 羟基单体用量应小于15%。

(3) 随着羟基单体用量增加, 涂膜的耐水性下降, 涂膜硬度增大, 附着力增强。羟基单体用量为10%效果最佳。

参考文献

[1]HE L, LIANG J Y, ZHAO X, et al.Preparation and comparative evaluation of well-defined fluorinated acrylic copolymer latex and solution for ancient stone protection[J].Progress in Organic Coatings, 2010, 69 (4) :352-358.

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[3]陈淑兰.丙烯酸乳液性能的影响因素[J].煤炭与化工, 2014, 37 (2) :72-73.

[4]王云普, 高敬民, 岳斌, 等.含羟基叔氟微乳液的合成及水性双组分聚氨酯清漆的制备[J].涂料工业, 2005, 35 (10) :24-29.

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[6]ZHOU X H, TU W P, HU J Q.Preparation and Characterization of Twocomponent Waterborne Polyurethane Comprised of Water-soluble Acrylic Resin and HDI Biuret[J].Chinese Journal of Chemical Engineering, 2006, 14 (1) :99-104.

可剥离水性丙烯酸酯压敏胶的研制 第9篇

关键词：压敏胶,可剥离,丙烯酸酯

聚丙烯酸酯乳液压敏胶粘剂是近年来发展较快的品种,是目前广泛应用的压敏胶之一[1]。丙烯酸酯乳液压敏胶粘剂用水作为溶剂,其成本低,安全,无公害,而且聚合物合成时操作容易,聚合时间短,容易制成高浓度、低粘度的压敏胶粘剂。

目前市场上对可剥离并在基材上无残留胶的压敏胶需求量越来越大[2],因此加速可剥离的高性能压敏胶研究具有广阔的应用前景。本实验将改性的环氧树脂引入丙烯酸酯的改性中,加入复合乳化剂得到一种性能较佳的可剥离压敏胶,讨论了乳化剂、改性环氧树脂、单体用量对乳液及胶粘剂粘接性能的的影响,得到满足要求的可剥离压敏胶。

1 实验部分

1.1 实验原料

丙烯酸丁酯(化学纯),五联化工厂;丙烯酸-2-乙基己酯(化学纯),江苏海企长城化工有限公司;甲基丙烯酸甲酯(化学纯),天津市科密欧化学试剂有限公司;改性环氧树脂(工业品),永大(中山)有限公司;碳酸氢钠(分析纯),天津市科密欧化学试剂有限公司;过硫酸铵(分析纯),天津市红岩化学试剂厂;十二烷基硫酸钠(化学纯),广东光华化学厂有限公司;去离子水,自制。

1.2 合成工艺

实验采用预乳化工艺,先在预乳化瓶中加入去离子水,然后加入乳化剂,搅拌、溶解,再将单体缓缓加入,在规定的时间充分搅拌直至乳液不出现分层,即得到稳定的预乳化液。

在四口烧瓶中先加一部分去离子水,升温至80℃左右,再加入一部分预乳化液和引发剂,反应一段时间后,滴加余下的预乳化液和引发剂,反应3~4h,降温出料。

1.3 性能测试

用傅里叶变换红外光谱仪FTIR spectrum 2000(Perkin Elmer)来分析压敏胶的结构;按GB 2792-1995胶粘剂180°剥离强度试验方法,采用XLW(PC)智能电子拉力试验机测压敏胶的180°剥离强度;利用英国Malvern公司ZS Nano S型粒度分析仪测定乳液的粒径;按GB/T 11175-2002和JIS K6828:1996标准规定,测定聚合物乳液的固含量;转化率按如下公式计算:

2 结果与讨论

2.1 乳液的FTIR分析

由图1可知,在3435cm-1处出现宽而强的吸收峰,这是羟基的O-H伸缩振动吸收峰;1610cm-1处是C=C的伸缩振动峰,3040cm-1处是烯烃的C-H的伸缩振动吸收峰;1724cm-1是C=O键的伸缩振动吸收峰;2360cm-1是样品吸附CO2的吸收峰;1610cm-1、1510cm-1处的吸收峰表面有苯环存在;1462cm-1处是CH2的剪式振动,1409cm-1处是和羰基相邻的CH2的剪式振动;1363cm-1处是甲基的吸收峰;1048cm-1是C-O的伸缩振动吸收峰。

图2中(a)为不加环氧树脂乳液的FTIR图,(b)为加入单体总量的1%改性环氧树脂乳液的FIRT图,(c)为加入单体总量的5%改性环氧树脂乳液的FIRT图。从图中可以看出,加入改性环氧树脂后,3446cm-1处的吸收峰减弱,甚至消失。2959cm-1和2873cm-1是甲基的不对称伸缩振动吸收峰。1457cm-1处CH2的剪式振动吸收峰增强,随着改性环氧树脂加入量增大,这个吸收峰越强。1065cm-1处C-O的振动吸收峰也稍有增强。

[(a)为纯丙烯酸酯乳液;(b)为加1%改性环氧树脂的丙烯酸酯乳液乳液;(c)为加入5%改性环氧树脂的丙烯酸酯乳液]

对比图1和图2,图1中的3435cm-1处羟基的O-H伸缩振动吸收峰减弱甚至消失,1610cm-1处C=C的伸缩振动吸收峰消失,3040cm-1处烯烃的C-H的伸缩振动吸收峰消失,可以知道改性环氧树脂参与了乳液的聚合反应。2360cm-1处出现双峰,这是乳液吸附的CO2的吸收峰,随着改性环氧树脂加入量的增大,这个吸收峰强度逐渐减弱甚至消失,这说明加入改性环氧树脂后,乳液几乎不吸收CO2。

2.2 乳化剂对乳液性能的影响

2.2.1 乳化剂的选择

对于乳液聚合来说,乳化剂的选择是很重要的,因乳化剂的种类、乳化剂的浓度以及影响乳化剂乳化作用的各种因素都会影响乳液的稳定性,而保持乳液体系稳定又是成功地进行乳液聚合的必要条件。

乳化剂的选择方法有很多种,如以HLB值法、三相点发、经验法等[3],本实验采用经验法,根据经验法选择乳化剂的基本原则:

(1)参考前人的工作;(2)优先选用离子型乳化剂;(3)选择与单体分子化学结构相似的乳化剂;(4)离子型与非离子型乳化剂复合使用;(5)所选用的乳化剂不干扰聚合反应。

采用单一的乳化剂不能得到综合性能好的乳液,采用阳离子和非离子或者阴离子和非离子复合的乳化剂得到的乳液综合性能也比较差。用SDS和OP-10复合的乳化剂制得的乳液性能比较好,胶膜性能好,软硬适中,而且胶膜涂覆固化可以完全剥离不会留下残胶。

2.2.2 乳化剂用量的影响

从图3中可以看出,乳化剂含量增多,乳液的转化率增大,而粒径逐渐减少。根据乳液聚合原理,粒子成核的主要场所是单体溶胀胶束、水相、单体液滴,首先是增溶于乳化剂胶束中的单体在引发剂的作用下聚合成核,然后液滴中的单体通过水相扩散到胶束中进一步发生聚合反应,最后乳胶粒逐渐增大。当在水中加入的乳化剂增多时,水中形成的胶束相应增多,乳胶粒数也增多,在其它条件都不变的情况下,乳胶粒粒径相应的会减小,这与Smith和Ewart得到的聚合物粒子数目Np与乳化剂浓度[S]及引发剂浓度[I]之间的关系:Np∝[S]0.6[I]0.4是相吻合的。

从图4中可知,乳化剂的用量对压敏胶180°剥离强度也有一定影响,乳化剂含量增多,180°剥离强度先增大后减少。乳化剂含量低,产生的乳胶粒少,粒径分子量会比较大,对粘接表面润湿不好,剥离强度较低。当乳化剂含量超过4%时,剥离强度降低。实验中发现,乳化剂加入太多,聚合反应后乳液中含有大量的泡沫,大大影响了乳液的性能。所以乳化剂用量为4%时,乳液性能较佳。

2.3 单体对乳液性能的影响

2.3.1 软单体种类及用量的影响

对于压敏胶而言,软单体是主要的单体,占总单体量的70%以上,它们的玻璃化温度较低,其共聚物比较柔软,易于润湿黏附表面,并有足够的流动性,能较好的填补黏附表面的参差不及,有较好的剥离强度[4]。因而在压敏胶的制备中,正确选择软单体也是非常重要的,本实验选择BA和2-EHA为主要软单体,并且讨论了2-EHA在软单体中的含量对180°剥离强度的影响。

由图5可知,当2-EHA的含量为0时,即软单体全部选用BA时,180°剥离强度较低,随着2-EHA的含量增多,180°剥离强度也随着增大。这是因为2-EHA相对于BA来说是一种链更长的软单体,聚合得到的压敏胶玻璃化温度低,具有更好的柔韧性,能够提高压敏胶对基材的粘接力。所以在软单体中加入适量的2-EHA能够提高压敏胶的180°剥离强度,但是加入太多虽然提高了压敏胶的180°玻璃强度,同时又降低了内聚强度,剥离时会有残胶在基材上。实验中最佳用量为40%。

2.3.2 MMA的量对乳液性能的影响

MMA作为硬单体,赋予压敏胶具有一定刚性,从图6中可以看出,随着MMA含量的增大,压敏胶的180°剥离强度先增大后迅速降低。MMA的玻璃化温度很高,少量的MMA可以提高胶膜的玻璃强度,但MMA的用量增多,会大大的提高压敏胶的玻璃化温度,降低胶膜的柔软性而使膜变硬,易干而使胶膜剥离强度为零。当MMA的用量为5%时,胶膜的剥离强度最大,其它性能也比较优异。

2.3.3 改性环氧树脂用量对压敏胶性能的影响

从图7可以看出,随着改性环氧树脂含量的增多,转化率增大,乳液粒径先增大后缓慢减小。由图1的改性环氧树脂的FIRT图知道,改性环氧树脂分子链上含有C=C和-OH,这两种基团对可以提供反应点,对乳液聚合反应的转化率有积极的影响。但是粒径是先增大后减小,主要因为在加入改性环氧树脂较多的情况下,自己本身也发生了聚合反应,形成更多的粒子,导致粒径减小。

从图8可以看出,加入适量改性环氧树脂可以提高压敏胶的180°剥离强度,但是当改性环氧树脂的加入量超过4%时,180°剥离强度又开始下降。并且环氧树脂加入量过多会使乳液产生较多的凝胶块,这大大影响了乳液的性能。所以当改型环氧树脂的加入量为4%时,乳液的性能较佳。

3 结论

(1)采用SDS和OP-10的复合乳化剂能够得到外观好、无颗粒、乳液稳定、胶膜性能优异的压敏胶粘剂。乳化剂的最佳用量为4%。

(2)以BA和2-EHA为软单体,MMA为硬单体,通过乳液聚合得到性能优异的压敏胶粘剂。并确定其最佳用量:2-EHA占软单体总量的40%,MMA占单体质量的5%。

(3)在乳液聚合过程中加改性环氧树脂改善其性能,但是加入量不宜过多,最佳用量为4%。

参考文献

[1]张爱清.压敏胶粘剂[M].北京:化学工业出版社,2002.

[2]Keyes M C,Ojunga-Andrew M,Gour J S,et al.New develop-ments to enhance performance,shelf life,and emulsion stability[J].Adhesives Age,2000,43(7):34-39.

[3]曹同玉,刘庆普,胡金生,等.聚合物乳液合成原理性能及应用[M].北京:化学工业出版社,2007.

水性聚氨酯丙烯酸酯的合成与表征 第10篇

关键词：聚氨酯-丙烯酸酯,甲基丙烯酸甲酯,接触角,乳液,微相分离

0 引言

随着人们环保意识的增强, 人们对清洁生产方式和环境友好材料越来越重视[1,2,3]。水性聚氨酯涂料是以水替代有机溶剂作为分散介质发展起来的新兴高分子材料, 水性聚氨酯特殊的分子结构及聚集状态使其具有优良的耐磨蚀、柔韧性、附着力、耐化学品腐蚀及软硬随温度变化不大等优点, 但水性聚氨酯乳液的固含量偏低、乳胶膜的耐水性和光泽不足[4,5,6]。丙烯酸酯类乳液则具有良好的耐水性及物理机械性能, 用丙烯酸酯类乳液对水性聚氨酯进行改性, 可以把两者的性能有机结合起来, 从而制备综合性能优良的水性聚氨酯丙烯酸酯 (PUA) 复合乳液[7,8,9]。它具有良好的附着力、柔韧性、耐磨性、抗化学药品性、耐低温性及突出的高弹性和伸长率, 已广泛应用于金属、木材、纤维织物、皮革、塑料涂层等方面[10,11,12,13]。本文采用原位乳液乳化法, 以甲苯二异氰酸酯 (TDI) 、聚醚二元醇 (N220) 、1, 4-丁二醇 (BDO) 等为主要原料, 甲基丙烯酸甲酯 (MMA) 为单体, 制备了水性聚氨酯丙烯酸酯。

1 实验部分

1.1 主要原料和试剂

聚丙二醇 (N220) , 化学纯, 国药集团化学试剂有限公司;甲苯-2, 4-二异氰酸酯 (TDI) , 化学纯, 上海试剂一厂;1, 4-丁二醇 (BDO) 、N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) , 化学纯, 国药集团化学试剂有限公司;二羟甲基丙酸 (DMPA) , 化学纯, 瑞典柏斯托 (Perstor) 公司;三乙胺 (TEA) , 分析纯, 国药集团化学试剂有限公司;乙二胺 (EDA) , 分析纯, 成都金山化学试剂有限公司;甲基丙烯酸甲酯 (MMA) , 分析纯, 天津博迪化工有限公司;偶氮二异丁氰 (AIBN) , 分析纯, 巴斯夫化工有限公司。

1.2 实验仪器

Nexus-870 型FTIR傅立叶转换红外线光谱仪:美国Nicolet仪器公司;JEM-100CX II透射电镜:日本电子公司;JC2000D接触角测量仪:上海中晨公司;JB90-D (90W) 型强力电动搅拌机:上海标本模型厂;HH-2 型数显恒温水浴锅:常州市华普达教学仪器有限公司;VFS-230 (0.4KW) 智能型搅拌砂磨分散机:广州市海珠区胜大机械有限公司;DHG-9053A型电热恒温鼓风干燥箱:上海经济区嘉兴市中新医疗仪器有限公司;NDJ-1 型旋转式黏度计:上海精密科学仪器有限公司;STA449C综合热分析仪:德国NETZSCH公司;ZS Nano S马尔纳粒度分析仪:英国Malvern仪器有限公司。

1.3 合成方法

在装有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中, 加入一定量的TDI和N220, 使起始n (—NCO) ∶n (—OH) =9∶1, 水浴加热至80 ℃反应1.5 h, 然后降温至60 ℃, 用恒压漏斗滴加计量BDO的丙酮溶液, 20 min内滴完, 升温至80 ℃, 使其反应40min, 加入预聚体质量7%的亲水扩链剂DMPA (用NMP调成糊状) , 反应4 h, 在此过程中, 若黏度大, 需加入丙酮。冷却至室温后加入计量的MMA, 再加TEA中和10 min, 中和度为80%。然后将此预聚物转移至塑料桶中, 在分散机的剧烈搅拌下, 将一定量的蒸馏水加入PU预聚物中使之分散, 再加EDA的水溶液进行胺扩链, 搅拌3 min。

将制备得到的预聚体乳液加入带有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中, 升高温度至80 ℃, 3 h内均匀滴加偶氮二异丁氰的丙酮溶液, 引发剂用量为丙烯酸单体的3%, 升温至90℃保温1 h, 降温, 出样, 过滤, 得到聚氨酯丙烯酸酯复合乳液。

1.4 测试与表征

1.4.1 乳液性能测试

乳液外观:目测;黏度:按GB/T 1723—1993《涂料黏度测定法》中的乙法进行测试;固含量:按GB 1725—79《涂料固体含量测定法》进行测试。

1.4.2 乳胶膜性能测试

(1) 乳胶膜的制备

把干净的带边框聚四氟乙烯模板置于水平台上。将试样缓慢倒在模板上, 使其成均匀乳胶膜。室温干燥24 h后, 再在50 ℃恒温干燥箱内干燥48 h。待冷却后, 将膜取下, 放入干燥箱中备用。

(2) 性能测试

乳胶膜硬度:按GB/T 6739—1996《涂膜硬度铅笔测定法》进行测试;

乳胶膜吸水率:将制备的乳胶膜裁成尺寸为2 cm×2 cm试样, 然后把样品浸泡于室温蒸馏水中一定时间后取出, 用滤纸吸干表面水分, 分别称取样品浸水前后的质量, 计算乳胶膜的吸水率。

接触角测量:将去离子水滴于聚氨酯丙烯酸酯乳胶膜表面, 1 min后进行测试, 每个样品取间距5 mm的3 个点进行测量, 共6 次读数, 取算术平均值。

1.4.3 红外光谱分析

用直径10 μm的细铜丝制得直径约为5 mm的铜圈, 用铜圈沾取乳液, 烘干后得厚约3 μm的薄膜。采用Nexus-870型FTIR傅立叶转换红外线光谱仪对薄膜进行测试, 测试范围4000~500 cm-1。

1.4.4 透射电镜 (TEM)

将乳液涂在230 目的载模铜网上, 磷钨酸染色后用JEM-100CX II透射电镜观察拍照, 分析胶粒结构与形态。

1.4.5 示差扫描量热 (DSC) 分析

采用STA449C综合热分析仪测试乳胶膜的玻璃化温度。测试方法是:将所测乳液倒入聚四氟乙烯模盒中, 自然干燥72 h, 然后放入烘箱60 ℃下干燥12 h, 得到干燥乳胶膜。取5~10 mg乳胶膜放入坩锅中, 盖上盖子, 放入仪器中测试。测试温度范围为-80~120 ℃, 升温速率为20 ℃/min, 环境气氛为N2。

1.4.6 激光粒度分析

利用ZS Nano S马尔纳粒度分析仪测试乳液胶粒粒径及其粒度分布。

2 结果与讨论

2.1 配方因素对乳液性能的影响

2.1.1 n[—NCO]∶n[—OH (初) ]的影响 (见表1)

由表1 可知, 随着n[—NCO]∶n[—OH (初) ]的增大, PU/M分散液和PUA复合乳液的外观都变差, 硬度增大。这是由于n[—NCO]∶n[—OH (初) ]增大, 即N220 用量减少, 为维持体系n[—NCO]∶n[—OH (总) ]不变, 必须增加小分子BDO的用量, 这就引起预聚物分子结构不均, 更多的预聚物分子链上不含聚醚软链段, 因此在水分散时, 形成的胶粒粒度分布宽, 大胶粒增多, 其外观变差[14], 硬度增大。所以, 应将n[—NCO]∶n[—OH (初) ]控制在9.0~9.5 为宜。

2.1.2 引发剂用量的影响

与常规乳液聚合相比, PUA原位乳液聚合时, 胶粒表面紧密排布有COO—基, 自由基进入胶粒中心比较困难, 较多的自由基消耗于水相中。因此, PUA的原位乳液聚合所需引发剂要比常规乳液聚合多。但过高的引发剂浓度又会使乳胶膜的耐水性和乳液外观变差。引发剂AIBN用量对乳液性能的影响见表2。

由表2 可知, 引发剂AIBN用量以3.0%较适宜。

2.1.3 中和度的影响

中和度是指加入的碱量占完全中和树脂中羧基所需碱量的百分比。采用TEA作中和剂, 在不同的中和度下乳液及乳胶膜的性能见表3。

注:1不成膜。

从表3 可知, 中和度对PUA乳液及其乳胶膜性能有较大的影响。当中和度小于100%时, 随着中和度的增大乳液外观由白色不透明趋向蓝色近透明, 且稳定性增强, 但吸水率增大、耐水性降低, 这是因为, 随着中和度的增大, 分子中的羧酸盐数目增多, 从而使分子链的亲水性增大, 减弱了分子链的相互缠结。当中和度达到100%, 由于过量的铵离子存在, 使乳液显浅黄色, 并且不能成膜。所以, 中和度以80%为宜。

2.2 工艺因素的影响

2.2.1 乳液聚合温度的影响

以AIBN为引发剂, 不同聚合温度对乳液性能的影响见表4。

从表4 可以看出, 在制备复合乳液的过程中, 随着反应温度的升高, 凝聚物逐渐增多, 合成复合乳液的外观透明性和贮存稳定性变差。当反应温度升高时, 布朗运动加剧。乳液粒黏度变大, 乳液粒表面上的水化层变薄, 更容易形成较多较大的凝聚物, 从而使乳液外观及贮存稳定性变差。因此, 以70 ℃的聚合温度为佳。

2.2.2 乳化时剪切分散速度的影响

转速是影响聚合效果的另一关键因素。在其它条件相同的情况下, 分散速度对乳液性能的影响见表5。

从表5 可知, 分散转速较低时, 混合物不易分散开, 反应物中存在未分散的块状物或胶粒粒径较大, 聚合效果不佳。随着转速的升高, 胶粒粒径减小, 乳液外观转好, 但达到一定转速后, 继续提高转速产品性能没有明显的改善;而过高的转速会造成破乳, 还会增加能量消耗和器材磨损。综合考虑, 转速4500 r/min较为合适。

2.3 性能表征及分析

2.3.1 红外光谱 (FTIR) 分析

傅立叶变换红外光谱 (FTIR) 能够精细地反映材料中存在的相容性、相分离状态及相互作用, 是研究聚氨酯丙烯酸酯乳液结构的重要手段。为了证实PU-MMA分散液在乳液聚合时, 乙烯基单体MMA的确聚合形成了PUA复合乳液, 参考文献[15-17], 对PU乳液和PUA复合乳液的红外光谱图进行了对比分析, 结果见图1。

比较图1 中PUA和PU的图谱可以发现, 在2270 cm-1处均未见—NCO基团的吸收峰, 说明—NCO基反应完全。但在3379、2945、1725、1538 和1240 cm-1等附近有共同的峰。3379cm-1处的强吸收峰是氨基vN-H峰, 1725 cm-1处的强吸收峰是氨酯基中的vC=O峰, 而1240 cm-1处为氨酯基中C—O—C的吸收峰, 这些特征峰说明氨酯键的存在, 1538 cm-1处是—OH基与—NCO基反应生成的酰氨基 (NHCO) 的吸收峰。这些说明了—NCO基团经与各种羟基化合物反应后形成了PU。PUA曲线上发现, 1665 cm-1处是丙烯酸酯基中C=O的伸缩振动峰, 说明MMA单体发生了聚合, 得到了PUA乳液。

2.3.2 乳胶粒的透射电镜 (TEM) 观察和粒径分析

乳胶粒子的粒径越小, 则其贮存稳定性越好, 乳液均匀涂布在基材上干燥后形成的膜越致密。图2 为乳胶粒子的透射电镜照片。

从图2 可以看出, 所得PUA乳液粒子粒径小于100 nm。

2.3.3 接触角测试

为了进一步了解PUA乳胶粒子的大小及粒径分布, 对PUA乳液进行了粒径分析, 如图3 所示。

由图3 可知, PUA乳胶粒子的平均粒径为69.8 nm, 分散指数为1.12, 说明PUA乳胶粒子粒径分布窄, 且属于纳米级材料。

接触角的大小是由在气、液、固三相交界处, 3 种界面张力的相对大小所决定的。接触角越大, 说明乳液亲水性越差, 即耐水性越好[18]。PU和PUA的接触角见图4。

从图4 可知, PU乳液的接触角为66°, PUA乳液的接触角为72°, 所以PUA乳液的耐水性更好。

2.3.4 示差扫描量热 (DSC) 分析

PU是由硬链段和软链段交替排列的, 硬链段来自二异氰酸酯非极性的碳氢键, 二异氰酸酯与低分子质量羟基扩链剂反应所得的氨酯聚合物, 及二异氰酸酯与水或胺反应所得的脲基低聚物;而软段则是由氧乙基或氧丙基构成。它们各自形成硬相和软相, 并处于一种微相分离状态。其相分离程度受许多因素影响:PU链的化学结构、链段的极性、软段和硬段的大小、线性PU的分子质量及分子质量分布、最终产品的成形 (箔片, 纤维) 、过程参数 (温度、熔融后冷却速率、溶剂蒸发速率、有无机械搅拌) 、改性试剂等[19]。PU和PUA的DSC分析见图5。

聚丙二醇 (N220) 的Tg值为-73 ℃。从图5 (a) 可知, PU乳液有2 个玻璃化温度:软段Tg1=-28.86 ℃, 硬段Tg2=55.62 ℃。Tg1较N220 的Tg值升高了很多, Tg2比PU硬段模型化合物的Tg[20]降低了很多, 说明聚醚型PU中, 软、硬段间虽有一定的相容性, 但仍存在微相分离的结构。

从图5 (b) 可知, Tg1=-8.568 ℃, Tg2=39.446 ℃。加入MMA后2 个玻璃化温度靠近, 说明MMA可使PU软、硬段间的相容性增大。

3 结论

(1) 制备聚氨酯-丙烯酸酯乳液的适宜配方为:n[—NCO]∶n[—OH (初) ]=9.0~9.5, 引发剂浓度3.0%~4.0%, 中和度80%;适宜聚合温度为70 ℃、分散转速为4500 r/min。

提升聚丙烯化工工艺效率探析 第11篇

关键词：聚丙烯化工；化工工艺；工艺效率；探析

一、提升聚丙烯化工工艺效率的重要意义

（一）降低对于丙烯原材料的消耗。通过对于本体法—气相法组合工艺的研究，可以有效地降低在进行聚丙烯生产过程，造丙烯原材料消耗过多的问题。具体的来说，在使用本体法—气相法组合工艺进行聚丙烯生产的过程中，如果能够对现有的本体法—气相法组合工艺进行二次优化，可以有效地控制好丙烯原材料的消耗数量相对较高的情况，提升本体法—气相法组合工艺生产聚丙烯的选择性和收率，因此，进行对本体法—气相法组合工艺的研究具有着重要的价值和意义。

（二）优化聚丙烯生产条件。在进行聚丙烯的生产过程中，所消耗的成本大部分集中在对于聚丙烯的反应温度和反应链式条件的探索上。如果不注重对于本体法—气相法组合工艺的优化研究，很有可能导致本体法—气相法组合工艺制备聚丙烯过程并没有处于最适宜的温度条件和压力条件。在这样的背景下，所进行的聚丙烯工艺研究过程中，要充分的重视到对于聚丙烯合成过程的反应条件的优化研究，充分的完善聚丙烯合成的链式反应条件，促进聚丙烯生产效率的提升。

（三）创造更多经济效益。通过开展聚丙烯的本体法—气相法组合工艺研究，采用诸如正交试验表等研究方法，可降低本体法—气相法组合工艺的实验数量，采用最合理的本体法—气相法组合工艺制备条件，进而有效的提升聚丙烯的生产效率。

二、提升聚丙烯化工工艺效率探析

（一）分析聚丙烯本体法-气相法应用过程。在进行聚丙烯本体法—气相法应用的过程中，要充分的注意到，聚丙烯本体法—气相法应用过程的重要组成部分就是丙烯的聚合过程。在进行聚丙烯生产的聚合环节的过程中，通过采用适当的丙烯酶物质和选择合适的聚丙烯本体法—气相法工艺参数，有助于提升聚丙烯的转换率和收率，并帮助聚丙烯的聚合速率的提升。例如，在进行聚丙烯本体法—气相法生产的过程中，要充分的注意到反应温度和丙烯浓度、反应链式条件对于聚丙烯生产过程的影响，并通过优化聚丙烯本体法—气相法反应器的传热性能的优化，促进聚丙烯生产效率的提升，保证聚丙烯生产过程有着足够的效益。

（二）优化聚丙烯本体法-气相法组合工艺参数。在进行聚丙烯的本体法—气相法组合工艺优化设计的过程中，可以通过对现有的聚丙烯的本体法—气相法组合工艺生产参数进行探析。截至目前为止，使用最广泛的聚丙烯的本体法—气相法组合工艺的具体参数如下：合成聚丙烯的反应器总体传热系数高达1600W/（m2.℃），温度在400摄氏度到430摄氏度之间，所最终完成的聚丙烯反应器时—空产率可达400kgPP/h.m3。与此同时，在进行聚丙烯本体法—气相法组合工艺的总结过程中，按照聚丙烯本体法—气相法的聚合机理进行探究。具体的来说，在进行聚丙烯本体法—气相法组合工艺参数的确定过程中，要充分的依据聚丙烯本体法—气相法的聚合过程的机理来进行确定，并根据聚丙烯合成过程所使用的丙烯使用量和最终的聚丙烯收率来进行确定，保证最终所得到的数据可以满足聚丙烯本体法—气相法生产过程的实际需要。通过这样的方式，可以帮助聚丙烯生产过程有效的提升反应速率，在这样的背景下，就可以有效的促进转化率和生产过程产率的提升。在进行聚丙烯本体法—气相法组合工艺优化的过程中，最重要的就是结合特定的聚丙烯合成过程的实际特点，进行相应的工艺参数的优化设计，促进聚丙烯生产效率的提升。

（三）优化聚丙烯本体法-气相法化工生产单元条件。首

先，在进行聚丙烯聚合系统的使用过程中，要采用温度控制的方法，来实现对于合成温度的优化。并在进行聚丙烯合成的过程中，杜绝温度出现大范围的波动情况，有效的保证聚丙烯的聚合过程处于相应的操作域范围；其次，要尽量实现聚丙烯聚合系统的升级改造，并在进行改造的过程中，按照不同链式反应条件参数，进行生产设备的改造，提升聚丙烯的生产效率；最后，在进行聚丙烯的生产工艺总结过程中，要尽可能的进行反应工艺条件的完善和优化设计，保证经过相应的优化设计之中，可以有效的促进聚丙烯生产效率的提升。

结语：综上所述，在进行聚丙烯工艺优化的研究过程中，为了保证聚丙烯生产的高效完成，有效的降低聚丙烯的生产成本。在进行聚丙烯生产的过程中，企业应加大对于聚丙烯生产工艺的研究力度，从聚丙烯生产的各个环节入手，优化聚丙烯本体法-气相法的各项工艺参数，促进聚丙烯生产效率的提升，创造出更多的经济效益。

参考文献：

1, 6-己二醇二丙烯酸酯的合成 第12篇

目前, 工业上合成HDDA主要通过1, 6-己二醇 (HDD) 与丙烯酸 (AA) 直接酯化合成, 该过程中所用的催化剂大多为硫酸或对甲苯磺酸[4], 这就需要在精制过程中进行碱洗和水洗, 工艺复杂, 产生较多碱性废液, 对设备腐蚀严重。为避免对反应釜的腐蚀, 近年来采用强酸性正离子树脂[5]催化合成HDDA, 但也存在催化剂成本高, 酯化反应周期长等缺点。本工作以对甲苯磺酸与亚硫酸为催化剂, Na HSO4/Cu SO4为复合阻聚剂合成了HDDA, 研究了酯化反应的影响因素, 确定了最佳的反应工艺条件。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

1, 6-己二醇 (纯度≥99.5%) , 天津市光复精细化工研究所;丙烯酸、对甲苯磺酸、亚硫酸、硫酸氢钠、硫酸铜、环己烷均为分析纯, 由天津市恒兴试剂制造有限公司生产。

BE1-WQF-310型FT-IR, 先德科技仪器有限公司。

1.2 试样制备

1.2.1 合成原理

1.2.2 合成方法

在装有球形冷凝回流管、分水器、温度计、搅拌器的500 m L四口烧瓶中分别加入一定质量的HDD、AA、阻聚剂、催化剂、带水剂, 在80~90℃条件下, 加热搅拌进行酯化反应, 酯化反应中产生的水由带水剂带出。反应结束后, 将反应液冷却至室温, 向反应液中加入分水器中收集的水与一定体积的带水剂, 充分调节反应液比重, 然后将产物分别用质量分数为5%的Na HCO3、5%Na OH溶液洗涤, 中和未反应的酸, 最后分别用15%Na Cl溶液、蒸馏水洗至中性, 同时除去催化剂与阻聚剂, 最后在50℃下减压脱出溶剂, 即得到试样HDDA。

1.3 试样表征

1.3.1 产物酸值测定

采用酸碱滴定法。称取5 g样品 (准确至0.0001 g) 于125 m L的锥形瓶中, 加25 m L已中和的乙醇溶解, 再加2滴酚酞指示剂 (10 g/L) , 用0.05 mol/L的Na OH标准溶液滴定至粉红色 (30 s内不褪色) 即为终点, 同时做一空白实验, 按下式计算酸值:

式中:IOH———羟值, mg KOH/g

V2———空白滴定消耗的碱标准溶液体积, m L

V1———试样消耗的碱标准溶液体积, m L

C———碱标准溶液浓度, mol/L

m———试样质量, g

1.3.2 产物收率测定

1.3.3 产物颜色确定

根据GB/T3143-2001, 通过比色管确定产物颜色。

2 结果与讨论

2.1 酯化反应影响因素

2.1.1 丙烯酸/1, 6-己二醇 (酸醇比, 摩尔比)

在反应温度为80~90℃, 反应时间为90 min, 催化剂用量 (占原料总质量, 质量分数, 下同) 为1.5%, 阻聚剂用量 (占丙烯酸用量, 质量分数, 下同) 为8.5%, 带水剂用量 (占原料总质量, 质量分数, 下同) 为65%的条件下, 考察了酸醇比对产物收率的影响, 结果见图1。

由图1可知, 随着酸醇比增大, 产物收率提高。当酸醇比为2.5时, 产物收率达到最大, 因此, 本反应体系选择的最佳酸醇比2.5。

2.1.2 催化剂用量

在上述条件不变情况下, 改变催化剂 (对甲苯磺酸与亚硫酸, 质量比, 1.25∶1) 用量, 考察了其对产物收率的影响, 结果见图2。

由图2可知, 随着催化剂用量的增加, 收率不断增高, 当催化剂用量>1.5%, 再增加催化剂用量, 收率增加不明显。这是由于随着催化剂用量增加, 反应分子数增加, 即反应速度加快, 从而使收率增高;当催化剂用量达到一定值后, 再增加其用量, 反应分子数增加不明显, 因而收率增加不明显[6]。

2.1.3 反应时间

在上述条件不变情况下, 改变反应时间, 考察了其对产物收率的影响, 结果见图3。

由图3可知, 产物收率随反应时间的延长而提高, 当反应时间>90 min, 再延长反应时间, 产物的收率略有下降, 这可能是由于产物发生聚合所致[7,8,9,10], 故最佳的反应时间为90 min。

2.1.4 反应温度

在上述条件不变情况下, 改变反应温度, 考察了其对产物收率的影响, 结果见图4。

由图4可知, 随着反应温度的不断提高, 产物收率逐步增加, 当反应温度>86℃, 再升高温度, 对产物收率影响不大。

反应温度增加, 反应分子间碰撞速度增加, 即有利于反应发生, 同时温度升高, 有利于小分子水的移去, 即有利于反应的进行。因此, 随着反应温度的升高, 收率增加。由于温度升高, 正逆反应速度均增加, 当反应温度升至某一种温度后, 正逆反应速度增加相等, 趋于平衡, 因此, 再增加反应温度, 收率变化不大。由于反应温度增加, 会造成产物颜色变深, 产物分子内碳碳双键也易氧化和聚合, 影响产物品质。因此, 本体系反应温度在80~90℃范围较合适。

2.1.5 带水剂用量

加入带水剂的目的是将生成的水以恒沸物的形式移出反应体系, 以缩短反应时间, 促使反应向产物生成方向进行, 以提高产物收率。常用的带水剂有正烷烃、杂烷烃、环烷烃、芳香烃, 其中芳香烃类溶剂大多为高毒物质且沸点较高, 用作带水剂时反应体系温度较高, 虽然提高了反应速率, 但温度过高会导致目标产物色泽变深。因此, 本反应选择环己烷作为带水剂 (沸点80.7℃) 。

在上述条件不变情况下, 改变带水剂环己烷用量, 考察了其对产物收率的影响, 结果见图5。

由图5可知, 当环己烷用量>65%, 产物的收率虽然变化不明显, 但随着带水剂用量的增大, 造成反应体系浓度降低, 反应速率减慢, 使制备周期延长;而环己烷用量过少时, 又会导致反应体系温度升高, 引发副反应, 造成产物收率下降, 色泽变深。因此, 本反应选择最佳的带水剂用量为65%。

3 结论

(1) 以对甲苯磺酸和亚硫酸为催化剂, 丙烯酸和1, 6-己二醇为原料合成1, 6-己二醇二丙烯酸酯的最佳反应条件为:酸醇比为2.5∶1, 催化剂用量 (占原料总质量, %) 为1.5%, 带水剂用量 (占原料总质量, %) 为65%, 反应90 min, 反应温度为80~90℃。

(2) 对最佳反应条件下合成的1, 6-己二醇二丙烯酸酯分别进行了酸值、收率及色泽的测定, 其结果为:酸值≤1 mg KOH/g;收率≥93.25%;无色透明油状液体 (APHA≤60) 。

摘要：以1, 6-己二醇、丙烯酸为原料, 对甲苯磺酸与亚硫酸为催化剂, 环己烷为带水剂, CuSO4/NaHSO4为复合阻聚剂, 采用直接酯化法合成1, 6-己二醇二丙烯酸酯。探讨了催化剂、带水剂、反应时间和温度以及酸醇比 (丙烯酸/1, 6-己二醇, 摩尔比) 对酯化反应的影响。研究结果表明, 最佳的酯化反应条件为:丙烯酸/1, 6-己二醇为2.5, 催化剂用量 (占原料总质量, %) 为1.5%, 带水剂用量 (占原料总质量, %) 为65%, 反应时间为90 min, 反应温度为8090℃。在此条件下, 产物为无色透明油状液体, 收率可达93.25%。

关键词：1, 6-己二醇二丙烯酸酯,1, 6-己二醇,丙烯酸

参考文献

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