丙烯酸酯的研究与应用（精选9篇）
丙烯酸酯的研究与应用 篇1
一、前言
丙烯酸酯是丙烯酸及其同系物酯类的总称, 化学通式为CH2=CHCOOR, 分子结构中含有半共轭的碳碳双键和活泼的羧基及其衍生的官能团, 通过分子化学结构可知碳碳双键能自聚或者和其他单体共聚, 酯基容易发生水解或酯交换等反应。丙烯酸酯化学性质活泼, 是高分子化合物的基本反应单体和化工有机原料。
二、丙烯酸酯的应用
丙烯酸酯类由于具有不同优良特性及较大的市场需求, 应用范围比较广泛。随着世界各地区的辐射固化、纺织业、粘合剂、涂料以及其他工业领域和环境保护的需要, 各种不同功能性丙烯酸酯的发展不断延伸[1]。
1. 辐射固化
辐射固化是借助辐射光源 (UV或EB) 照射使分子聚合交联, 液态物质固化成膜的工艺过程。丙烯酸酯的主要应用市场是辐射固化产业, 辐射固化材料主要包括活性稀释剂、反应性齐聚物、光引发剂、阻聚剂及添加剂等成分。其中固化材料主体是反应性齐聚物, 作用是给予材料各种基本性能, 其主要成分是聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯等。
辐射固化技术具有高固含量、能耗低、高速率、无公害等特性, 并在生产、生活方面体现出低能耗、VOC低排放甚至零排放优点, 作为环境友好型的绿色技术得到大力推广, 早已融入人们生活的各个角落, 是发展最快的意向技术。国内辐射固化技术及相关产品研究起步晚, 但是发展空间大、需求量高。北京东方化工厂及天津试剂研究所等相继开发投产了十多个辐射固化用丙烯酸酯活性稀释体和两种丙烯酸酯齐聚物。二十一世纪以来辐射固化用特种丙烯酸酯的需求量剧增, 市场更为旺盛, 国内外多家企业纷纷加盟投产, 使得特种丙烯酸酯生产能力大幅提高, 产量增长, 品种更为齐全。
2. 纺织
丙烯酸酯乳液聚合物因制备过程中原料配比、加工方式等差异, 具有各种不同的性能和用途, 在纺织业应用比较广泛, 有非常特殊的地位。
丙烯酸酯乳液类在涂料印花方面主要用作增稠剂和织物胶黏剂。国内应用较多的是低温固化织物胶黏剂, 其主要成份为丙烯酸酯与乙烯基单体的共聚物。这种含有自交联基团的织物胶黏剂对涂料和纤维的粘附力强, 产品具有较好的牢度。胶黏剂的流动性好, 具有广泛的可变性。通常采用调节聚合物单体的种类、配比或者改变加料方式等方法得到多种性能的聚丙烯酸酯浆料, 聚丙烯酸酯类增稠剂的配伍性好, 其与淀粉、PVA浆料有很好混用性能, 而且有一定的水溶性, 容易生物降解, 近年来得到了较快的发展。在浆料生产中, 国内外常用纺织经纱上浆浆料主要有聚丙烯酸酸酯及其共聚物类和聚乙烯醇类。从使用性能上对比可知, 合成聚乙烯醇类是首选浆料, 但是这种浆料易造成环境污染, 同时存在上浆时结浆皮、难分绞等缺点。西欧一些国家已严令禁止聚乙烯醇浆料的生产与销售, 中国纺织行业协会也提出少用这类浆料, 因此迫切需要寻找能替代聚乙烯醇浆料的环保浆料, 目前看来丙烯酸酯类是最合适的替代品, 它可以很好的与天然淀粉合理搭配满足大多数产品的上浆要求[2]。随着经济的快速发展, 国内外对丙烯酸酯的需求逐年增加, 其在纺织行业的应用将处于强势状态。
3. 粘合剂
聚丙烯酸酯类粘合剂是丙烯酸酯应用比较多的领域之一, 具有粘结范围广、低毒、耐候且配方简单、价格低等优点, 但是耐温性差, 有热塑性。丙烯酸酯胶黏剂按应用方法可分为厌氧胶、压敏胶、顺干胶和二液瞬时胶等。
压敏胶黏剂 (SPA) 是应用较广泛的一类粘合剂, 通常人们使用较多的压敏胶黏剂有两种类型:橡胶型和丙烯酸酯型。丁苯橡胶型胶黏剂使用时间过长, 容易氧化和老化, 其应用受到限制。丙烯酸酯型压敏胶黏剂在近几年来发展比较快, 与橡胶型相比, 它基本不需要添加剂, 具备优良的压敏性、耐老化性、抗氧化性, 而且污染小, 其产量约占压敏胶所有产量的65%以上。压敏胶是一次性产品, 消耗量和需求量大, 产品种类有双面胶、医用胶带、压敏标签纸和包装胶带等, 在其他领域中应用也比较广泛, 如设备的防腐和绝缘包扎、外科手术的包扎、塑料薄膜的修补及粘结定位等[3]。聚丙烯酸酯类粘合剂的市场变化快速, 国内发展势头比较强。
4. 涂料
丙烯酸酯涂料是一种综合性能全、种类多、形态丰富的可交联的新型热固性材料, 具有绿色无公害、力学性能、耐化学性和保光保色特点。近几年来, 丙烯酸酯涂料的消费量已远远超过醇酸涂料。
丙烯酸酯涂料的用途有三个方面:建筑涂料、原装设备涂料 (OEM) 和专用涂料。建筑涂料具有耐化学性、加工方便、节能、功能和用途多的特点, 早期是从丙烯酸乳胶替代油性颜料开始的, 用量最多的是聚丙烯酸酯。根据建设部提出的城市、农村、公用设施建设计划, 未来丙烯酸树脂涂料的发展具有广阔的前景。原装设备涂料最早应用于木制品制造部分如家具行业, 来满足特殊产品的需要, 近年来更是广泛用于金属涂料, 如器材涂料、线材涂料、汽车涂料、海洋涂料等, 这类涂料应用比较分散, 涉及人们的生活领域广。专用涂料主要用于特殊用途, 如丙烯酸酯与耐腐蚀的氨基甲酸乙酯或环氧树脂聚合, 改进涂料柔软性等, 这类涂料可耐高温和腐蚀条件[4], 在汽车涂料行业应用多。涂料行业总的来说发展前景比较好, 今后我国涂料工业增长速度将不断上升。
5. 其他应用
丙烯酸酯类在造纸行业中用作纸张增强剂和纸品胶黏剂, 可以很好地提高纸张强度、粘结性和机械稳定性。丙烯酸及其酯聚合物在皮革生产过程中, 为提高皮革质量主要是用作表面活性剂、皮革涂饰剂、填充剂、防污剂等。丙烯酸酯聚合物在石油和天然气的采油、集输、水质处理等过程中是必不可少的油田化学品, 主要用作降凝剂、原油破乳剂、阻垢剂、水质稳定剂等[5]。随着丙烯酸酯的应用不断扩大延伸, 加之优良的特性及越来越广泛的市场需求, 丙烯酸酯的生产将继续扩大, 发展更为突出。
三、国内外丙烯酸酯发展状况
丙烯酸酯主要有两大类:通用型丙烯酸酯和特种丙烯酸酯。通用酯主要包括丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯等, 占丙烯酸酯总产量的95%以上。除上述通用酯以外的其他酯均称为特种酯, 根据分子结构中酯基的不同将其分为单官能团丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯等, 目前国际上主要有50多个品种。通用酯工业化生产规模大、种类少, 而特种酯规模较小、产量较低, 但种类和品种很多。可以从通用酯中开发出较多特种酯产品, 不断丰富特种酯的种类, 拓展丙烯酸酯的应用范畴, 促使丙烯酸酯的应用前景更为广阔。
丙烯酸酯是丙烯酸的主要工业下游产品, 据统计, 近几年来其全球需求量占丙稀酸80%左右。世界丙烯酸及其酯的总产量超过500万吨/年, 合成聚合物产量近1000万吨。全球丙烯酸酯生产商主要有巴斯夫公司、陶氏化学公司、法国Elf Atomchem、日本催化合成公司、美国UCB等[6]。
欧洲、北美与日本等地区是主要的丙烯酸酯开发及消费区域, 2011年上述地区的市场消费总额占全球的80%以上。国外丙烯酸酯技术发展较早, 目前生产工艺比较成熟, 我国丙烯酸酯的生产能力和产品质量与国外水平相比还有一定差距。随着国民经济的高速发展, 很多领域对丙烯酸酯需求越来越大, 促使国内市场得以高速发展。近几年来国内生产商正逐步扩大丙烯酸及其酯产量, 上海的华谊丙烯酸厂于早期建成3万吨/年丙烯酸及酯项目后, 扩大建设6万吨/年的项目, 沈阳化工集团已建成13万吨/年项目。据预测, 国内丙烯酸以每年10.5%的速度快速增长, 中国已成为全球丙烯酸及其酯增长速度最快的地区。
综上叙述, 随着全球丙烯酸酯行业竞争日趋激烈, 加大丙烯酸下游产品开发应用力度, 尤其是加快发展特种酯相关生产技术的研究显得非常重要。
参考文献
[1]张岚.丙烯酸及酯的市场回顾与展望[J].化工中间体, 2009, 11:6-10.
[2]江婷, 张莉莉, 赵汝松, 等.陶瓷贴花及纺织印花的主要成膜物质中聚甲基丙烯酸酯类的组成分析[J].光谱实验室.2010, 27 (2) :532-534.
[3]尉晓丽, 傅和青.改性水性丙烯酸酯压敏胶研究进展[J].化工进展, 2012, (1) :175-177.
[4]杨瑞芹, 丁林.室温交联丙烯酸酯乳胶涂料的研究[J].涂料工业, 2000, 16 (5) :26-28.
[5]陶子斌.丙烯酸生产及应用技术[M].北京:化学工业出版社, 2006:36-81.
丙烯酸酯的研究与应用 篇2
聚丙烯酰胺与聚合氯化铝联合投加净化微污染水源水的试验研究
强化混凝是去除水中消毒副产物的最佳方法之一.文章针对强化混凝技术,从净化微污染水源水的`角度出发,通过混凝搅拌试验,评价了联合投加聚丙烯酰胺与聚合氯化铝对原水中有机物的去除效果,考察了混凝剂投加量、投加方式等对去除效果的影响.结果表明,联合投加助凝剂和混凝剂有利于水中CODMn及浊度的去除,且可以节省药剂用量,具有进一步试验和推广的价值.
作 者：韩耀霞 Han Yaoxia 作者单位：乐山师范学院,化学与生命科学系,四川,乐山,614000刊 名：环境科学与管理英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT年，卷(期)：34(12)分类号：X703.5关键词：微污染水源水 联合投加 聚丙烯酰胺 聚合氯化铝
丙烯酸酯的研究与应用 篇3
关键词：磷酸酯液压油 台架试验 流体性能 腐蚀 密封
中图分类号：TE626 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（a）-0038-02
磷酸酯液压油作为飞机液压系统中能量转换和传递的工作介质，是保障飞机可靠、安全工作的主要功能材料之一。新研制的磷酸酯液压油不但要满足标准规范的指标要求，还必须满足液压系统对液压油的性能要求。应用研究是对新研制的磷酸酯液压油进行全性能的研究和评价，包括了理化性能指标研究，应用性能研究及相关的台架验证试验。
台架验证试验是磷酸酯液压油应用研究的最后一环，也是最重要的一环，它将新研液压油应用于实际台架，并验证液压油对系统及各部件运行的影响，从而给出作为液压油可以投入实际应用的依据。根据AS1241及BMS-3-11，台架验证试验包括流体性能试验、腐蚀试验及密封功能试验。
1 流体性能试验
流体性能试验是在一个接近液压油实际使用条件的模拟系统中进行的，而油泵则选用大型客机液压系统用油泵。试验中将一定流量的油样加热到一定温度，在系统中循环一定时间后，通过检测油泵性能变化、油泵的定子和转子外观和磨损（腐蚀和沉淀物）情况，检测液压油的性能如粘度、酸值、微量金属含量、颗粒污染度和润滑性等，来评价液压油同系统的适应性和工作可靠性，其试验结果与实际使用结果有较好的相关性。流体性能试验原理图如图1。
流体性能试验回路通过流量控制阀做模拟负载，加温装置保证测试系统油温达到标准要求，此外回路中并联溢流阀做安全阀，以防负载堵塞时直接溢流，防止危险事故。该试验回路参考AS1241标准建立，其中压力油箱采用自增压油箱。系统容量至少为8加仑，且测试部分要占20%总流量。流速至少要保证每分钟所有油液循环一次，测试部分应有温度控制装置，保证测试过程温度为98～118 ℃，油箱容量应与流速相匹配，泵的输出压力为3000±150psi。测试开始前应将整个试验装置晾干，关键部件如液压缸等要拆卸擦拭，并加装新的过滤器。系统第一次加注待测试油液，然后将油液尽可能排尽。然后加注新的测试油液并流动15 min保证排尽空气。并对油液进行取样，以便进行对比试验。试验开始前，泵空转5 min，并记录各处传感器的温度与压力。该项内容在泵测试结束后也应进行一次，并保证前后两次温度一致。流体性能试验至少进行500 h。该步骤完成后，控制温度提高到111～123 ℃，继续试验至少5h验证性能。试验过程中，应在100 h、200 h和350h对油液进行采样，流体性能试验结束后及加温试验后也应进行采样。试验过程中不应补充油液。对采样样本进行如下测试：
（1）酸值测定：ASTM D974
（2）37℃/98℃油液粘度测定：ASTM D445。
（3）四球磨损试验验证润滑性：ASTMD
4172（1 h，600 rpm，75 ℃，载荷4/10/
40 kg）
流体性能试验结束前，继续维持泵空转5分钟，测试各传感器位置的压力和温度。拆除装置前检测泵的可接受性，后续试验不能对泵做任何调整，主要为了对比泵的性能变化。检查过滤器污染度。流体性能试验结束之后，或在试验进行时更换零部件，任何在试验进行中或结束时因失效、泄漏或可能失效的零部件都应拆卸并确认是否为液压油导致失效。试验结束后还要检查其压力脉动及外泄漏等，并分解检查零件的磨损状况（图2）。
2 腐蚀试验
飞机液压系统管路中有许多阀体。由于磷酸酯液压油的特殊分子结构，曾在应用中对阀体产生腐蚀。腐蚀试验是在与流体性能试验相当的系统中安装上试验阀体，操作过程与流体性能试验相似，主是要在液压油中加入少量的三氯乙烷，以考核Cl离子对阀体泄漏量的影响。
该测试温度及压力与流体性能试验相同，但要求泵在60%～100%转速工作。测试开始前，应排干净先前试验的油液。应用新油清洗回路30min。第二次加注方式同上，彻底清洗系统。清洗油液应排尽不应有残留且不可再利用。加注系统所需的最大容量的磷酸酯液压油，系统应在（107±5）℃温度下运行至少2 h。系统自动按测试流程运行500 h，典型周期为5 min一个循环。至少每10 h记录一次系统的压力、温度和泄漏流量。第一个200 h测试完成后，向油液中加入三氯乙烷，产生1000 ppm+200/–000浓度的氯离子。试验开始后30 min内、在（200±2） h加入氯离子后及在试验500 h后要对新型磷酸酯液压油进行采样。检测样品中的氯元素含量和上一步测试中加入的氯元素含量，并对其进行化学分析，泄漏流量应在可接受范围内。
3 密封功能试验
安装NAS1611密封圈（乙烯丙烯橡胶按NAS1613），密封圈需有专业机构认证。密封槽根据AS4716制造，所有密封处都必须带有一个MIL-R-8791/1备用圈，处于O型圈压力侧下游（也可以为O型圈两侧都带有备用圈）。
在大气压下向油缸里冲入待测油液。加热油缸并保持（71±1）℃，持续6 d。加压至3000psi，并保持温度在71 ℃，持续24 h后开始如下试验。
高温试验：运行活塞最大至102 mm处，进行10个循环，每个循环压力从0到0到3000 psi，压力增速200，000 psi/s± 20，000 psi/s。再进行10个循环，每个循环压力从0到10 psi。固定作动活塞，保持10 psi压力1 h。每个动态密封处全程泄漏不得超过1.2 cm（20滴）。
低温试验：在室温下继续试验。冲压至3000 psi，之后允许压力降至10 psi。使用液氮冷却油缸至（-54±1）℃。在此温度下保持24 h，并加压至50 psi。除冰并运行活塞最大至102 mm。进行10个循环，每个循环压力从0到50 psi。再进行10个循环，每个循环压力从0到3000 psi。固定作动活塞，保持3，000 psi压力1个h。每个动态密封处全程泄漏不得超过1.2 cm（20滴）。
耐久性试验：在至少18h内，允许加热油缸至室温，并泻压至大气压。运行活塞最大至102 mm，进行70，000个循环，每个循环都带有一次瞬时泻压从3000 psi到0（一个循环等于活塞在不同方向上各运行102 mm）。保持油缸温度在（71±2）℃。本次试验每运行10，000个循环（大约5.6 h）后，接着固定活塞保持压力3000 psi，持续1.4 h。每个动态密封处每10000个循环泄漏不得超过2 cm。
短行程作动试验：以60 Hz频率运行活塞最大至6.35 mm，共运行10，000个循环。保持温度93 ℃，压力3000 psi。本次试验总泄漏量不得超过20 cm，最后20 min泄漏量不得超过2 cm?。
4 结语
在民用航空的发展过程中，航空液压油是其发展历程中的重要一环。磷酸酯液压油在国内民航业已经普遍应用，但尚未实现自主生产，国内也没有用于磷酸酯液压油应用研究的专用试验台。该文给出了台架试验的试验方法，可用于对未来自主研发的国产磷酸酯液压油的应用研究。
参考文献
[1]王祖安.新型磷酸酯抗燃液压油的研究[J].石油炼制与化工，1982（11）：40-45.
[2]王祖安.HP-46磷酸酯抗燃油的研究与应用[J].润滑油，1994（1）：17-20.
丙烯酸酯的研究与应用 篇4
1. 纳米自清洁技术的定义和特点
纳米自清洁材料技术是伴随着我国化工产业的发展而逐渐兴起的一种新型材料技术。这种材料在自然存放的条件下, 可以保持自身的清洁, 不被其它物质所污染。因而材料自身具有良好的防污、疏水、防臭、不易发霉变质、容易保存等特点。一般情况下, 纳米自清洁材料主要以自清洁膜层为主体, 通过硅、钛等醇盐的凝胶固结作用生成无机新型材料。而要调控这种纳米自清洁材料的应用性能, 则可以通过改变其自身有机物含量和生成有机物网状体系结构的办法来实现。
2. 纳米自清洁材料生产技术简介
当前我国国内通常使用的纳米自清洁材料当属Ti O2纳米技术材料, 这种材料的生产技术主要包括以下几种:水热沉积法、离子束加强沉淀法、电化学水解法、真空蒸发法以及溶胶胶凝法等。其中最常用的技术要属凝胶胶凝法, 这种方法是通过以含较高化学活性材料的化学物质作为前驱体, 在其处于液体状态时把这些材料进行混合搅匀, 然后对其进行水解, 使其产生缩合的化学反应, 进而生成相对稳定地溶胶体系, 溶胶颗粒再通过相互间的不断聚合, 形成立体的网状凝胶体。再对凝胶进行晾晒、加温烘干处理, 则可制备出我们所需的纳米自清洁材料。
3. 纳米自清洁材料应用前景分析
纳米自清洁材料自诞生之日起, 就因其良好的防污、疏水、防臭的自清洁性能而获得了广泛的应用, 其应用范围涵盖染料、玻璃、陶瓷、纺织、轻化工等多个领域, 在玻璃墙幕方面, 由于其良好的自清洁性能, 可以大幅降低玻璃墙幕的清洗工作, 从而可以节省大量资金, 也大大降低了玻璃墙幕高空清洗作业的危险性。而在绘画颜料方面, 纳米自清洁技术也展现出极为光明的应用前景, 它可以解决困扰人们已久的绘画作品保存问题, 目前以开始逐步向市场进行推广。
二、纳米自清洁技术在丙烯画颜料上的应用
丙烯画颜料主要成分为纯聚丙烯酸, 这种物质本身具有很好的水溶性, 在其干燥后会生成很多多孔的膜, 从而会具有很好的耐水性, 此外由这种颜料画出的绘画作品还具有色彩明丽、立体感强、化学性能稳定等特点。
纳米自清洁材料因为其化学组成成分颗粒细小, 疏水、防污性能非常好, 将其与丙烯画颜料进行结合使用, 则可以进一步增强颜料的清洁度, 是其能够长时间保持鲜明的色彩, 增强画质, 此外, 采用纳米自清洁技术对丙烯颜料进行加工处理, 还可以使用这种颜料画出的作品不被周围环境污染, 更容易长时间保存。
要想将纳米自清洁技术应用到丙烯颜料中去, 可采用两种方法, 一种是直接在丙烯画颜料中掺加易溶的纳米自清洁材料, 对其进行搅拌混合, 这种方法操作工艺简单, 制成的颜料兼具丙烯画颜料和纳米自清洁材料的特点, 但其自清洁性能不是特别强, 目前还处于进一步研究考证阶段。另一种方法目前还处于理论研究阶段, 主要是实现聚丙烯酸的纳米化, 生产出纳米级的聚丙烯酸材料, 这样生产出的材料本身即是纳米自清洁的材料, 同时也是丙烯酸材料, 可同时兼具两者的优点, 可充分发挥出其防污、疏水、色彩明丽的特点, 但施工工艺复杂, 要将其推向工厂化生产还需要一定的时间。但毋庸置疑的是, 在丙烯画颜料的纳米自清洁技术应用方面, 由于其巨大的使用价值, 前景是很光明的
三、纳米自清洁丙烯画颜料上的优点
1. 纳米自清洁丙烯画颜料具有速干、颜色饱满的优点
纳米自清洁丙烯画颜料因为丙烯颜料所具有特性的影响, 颜料在绘画下笔结束后数分钟内便可表面干燥, 不用像其它一些颜料 (如油画颜料) 那样需要几个月的时间来使作品进行干燥。此外, 应用了纳米自清洁技术的丙烯画颜料颜色明丽饱满, 不管怎么调配都不会出现灰暗和脏的感觉。
2. 纳米表面抗污、疏水保护膜的形成机理与作用
纳米是目前的一种最小的计量单位, 一纳米只有百万分之一毫米, 纳米结构十分微小、致密, 因此非常耐磨, 而且各种油污及水都无法浸透润湿, 因此其防污和疏水性能都较好。纳米材料通过采用其双疏机理, 可以使其内部水分排除, 并还可防止外界的水分浸入。此外, 纳米材料由于其特殊的微分子内部构造, 还可通过其特有的超双界面物性机理, 对粉尘油污等物体的入侵起到有效的抵御作用, 从而使其具有良好的自我清洁功能。我们还可以通过采取纳米材料的激活技术, 让材料表面形成一层防菌表层, 抑制各种细菌的繁殖并有效杀灭这些细菌, 从而可以进一步起到保护材料本身清洁的作用。
3. 纳米自清洁丙烯画颜料相较于普通丙烯画颜料的优点
与普通的丙烯画颜料相比, 应用了纳米自清洁技术的丙烯画颜料具有如下特点:首先应用了纳米自清洁技术的丙烯画颜料不溶于水, 更易清洗, 且做出的丙烯画作品不会被水浸湿, 易于长久保存不脱落。其次, 应用了纳米自清洁技术的丙烯颜料色彩更加明艳, 并且可以长时间的保持这种鲜艳色彩的状态, 可有效防止粉尘、细菌等各种污染物的影响, 可使画作保存更为长久的时间。再次, 由于纳米材料平均粒径极其微小, 因而采用这种技术生产出的色浆更加稳定, 粒子之间的结合力比较牢固, 用这种材料做出的画作化学性质更加稳定。此外, 应用了纳米技术的丙烯画再完成后干燥的速度比普通的丙烯画更快, 这是因为纳米材料颗粒微小, 不溶于水, 因而受水的影响非常小, 落笔后几乎可以立即干燥下来。
结语
纳米技术是近年来兴起的一种新技术, 这项技术对化工材料领域的发展必将产生颠覆式的影响。而由于纳米材料的自我清洁性能, 其在绘画颜料领域的应用也将更加深入和广泛。由于这项技术还处于起步阶段, 要将其实现工业化和市场化还需要相关领域的研究人员不断的进行努力探究。而笔者则希望本文能为业内的一些研究人员提供些许参考。
参考文献
[1]张路遥, 张健飞, 杜伟伟, 纳米光触媒自清洁纺织品及其标准化评价, 山东纺织科技2007 (5) .
[2]贾晓林, 谭伟, 纳米粉体分散技术发展概括, 非金属矿.2003, 26 (4) .
丙烯酸酯的研究与应用 篇5
聚丙烯熔融指数(MFR)是衡量聚合物质量的重要指标之一,其大小直接影响树脂的使用和加工性能。某石化公司聚丙烯装置,每4小时采样分析一次MFR,由于分析频次低、采样口位置与反应器出口间有一定距离等原因,化验数据不能及时反映装置实时情况,因此难以保证产品质量指标平稳控制。故需建立聚合物MFR的软测量动态模型,并实现其在线闭环控制,对进一步稳定产品质量意义重大。
一、工艺简介
该装置基于Spheripol-II工艺采用预聚合反应器(R200)和液相本体反应系统生产聚丙烯均聚物和无规共聚物。预聚合反应器是一个小环管反应器,液相本体反应系统由双环管反应器串联组成,含第一环管反应器(R201)和第二环管反应器(R202)。液相丙烯、催化剂、助催化剂(TEAL)、给电子体(DONOR)进入R200,经过预聚合后,与原料丙烯、分子量调整剂氢气共同进入到环管反应器中(生产无规共聚物时,乙烯被加入双环管反应器)。在循环泵强制循环作用下,丙烯在反应器内发生聚合反应,反应热通过夹套冷却水撤走,聚丙烯浆液进入后系统[1]。
二、熔融指数软测量建模
本文主要利用袁璞、金学兰[2,3,4]的研究成果,在其研究聚丙烯反应器的模型和控制应用基础上,基于机理和辨识结合法建立完善MFR动态模型。在开发的瞬时模型中,考虑了氢气、丙烯、催化剂、TEAL、DONOR循环浓度,及乙烯质量分率、聚合反应热对产品MFR的影响。氢气作为调节分子量的主要手段,其浓度的提高加快链转移反应,MFR随之提高;共聚单体乙烯使聚合物粘性增大,继而MFR减小。建模过程中,针对装置实际情况,首先按反应器氢烃比进行操作区域的划分,在每个区域内建立MFR软测量子模型,再通过程序进行整合,有效地适应了过程变化。
三、熔融指数非线性预测控制研究与应用
研究应用中,开发了基于“DCS控制层”和“上位机控制层”两层架构的先进控制(APC)系统。模型采用非线性状态空间模型,控制策略采用袁璞[3,4]基于状态反馈的非线性多变量单值预测控制。针对MFR控制思路,采用APC串级法,即氢气浓度既作为熔融指数的操作变量,又作为氢气流量的被控变量。该方式使投用APC较为灵活,可直接修改氢气浓度APC给定值,从而能较快满足MFR指标达到需求。表1为双环管反应器MFR投用APC前后标准差对比情况。
四、结论
本文建立了适用于工业应用的聚丙烯双环管反应器熔融指数软测量模型,并实现了在线控制。先进控制实施后,进一步平稳了产品质量,为装置实现牌号自动切换奠定了较好的控制基础。
摘要：熔融指数是衡量聚丙烯产品质量的重要指标之一,因其难以在线测量,控制难度较大。本文在袁璞、金学兰研究成果基础上,采用机理和经验结合法,建立了Spheripol-II聚丙烯液相双环管反应器熔融指数软测量模型,并实现了非线性多变量单值预测控制。先进控制器投用后,双环管反应器熔融指数标准差分别减少了26.6%和26.7%,使产品质量进一步平稳,并为牌号自动切换奠定了基础。
关键词：聚丙烯,熔融指数软测量,动态建模,状态空间,非线性预测控制
参考文献
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[3]袁璞.单值预测控制[J].石油大学学报:自然科学版,1992,16(5):100-109.
丙烯酸酯的研究与应用 篇6
本试验采用种子乳液聚合法,选用特殊的功能性单体及交联单体,经预乳、引发聚合,合成具有高透明度、高光泽、手感柔软、高牢度的丙烯酸酯聚合物,以解决实际整理过程中存在的问题。
1 试验部分
1.1 仪器与原料
1.1.1 主要原材料
叔碳酸乙烯酯,丙烯酸正丁酯,甲基丙烯酸,北京东方化工厂;甲基丙烯酸异冰片酯,日本东京化成工业株式会社;N-羟甲基甲基丙烯酰胺,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,山东淄博化工厂;脂肪醇聚氧乙烯醚,吉化公司;十二烷基苯磺酸钠,山西长治化工有限公司;过硫酸铵,亚硫酸氢钠,沈阳市新西试剂厂。
1.1.2 仪器
1000 m L四口烧瓶,球型冷凝器,上海市玻璃仪器厂;数控超级恒温槽,电动搅拌器,韩国产;水银温度计,国产;干湿摩牢度测定仪HH2E004,韩国产;电热鼓风干燥箱101AB-0,上海申光仪器仪表厂;6010型可见分光光度计,安捷伦科技上海分析仪器有限公司;数显光泽度仪WGG-60,上海华潮电子技术有限公司;常温皮革耐曲挠测定仪HT-1007,东莞恒通检测仪器有限公司。
1.2 合成工艺
1.2.1 预乳
在预乳瓶中,将去离子水、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠混合,加入叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,得到预乳液。
1.2.2 引发聚合反应
引发剂过硫酸铵、亚硫酸氢钠置于滴料管中,在反应瓶中加入30%的预乳液作为种子乳液,于30~35℃引发聚合,在温度为70~75℃下,滴加剩余的预乳液,同时滴加剩余的引发剂溶液,滴加时间3.5~4小时,然后保温1小时,降温至30~50℃,调整产物p H值为7.0~8.0,过滤出料。
1.3 技术指标
外观 白色微蓝乳液
离子性 阴
p H值 7.5±0.5
含固量 (50±2)%
黏度 ≤300 m Pa·s
1.4 应用举例
牛软面顶层涂饰:
颜料膏 100份
试验乳液 300份
手感剂 FS-1031 20份
水 200-500份
工艺:混合均匀→喷涂→70℃烘干→熨平(100℃,30 MPa压烫3秒)
1.5 测试方法
1.5.1 透明度:
采用6010型可见分光光度计测试,将试验乳液涂于同一块玻璃上,切割成小条,不涂乳液的玻璃为空白进行对比。
1.5.2 光泽度:
采用WGG-60数显光泽度仪,按GB/T 8686-1988织物光泽度测试法测试。
1.5.3 耐曲挠:
用常温皮革耐曲挠测定仪HT-1007测试。
1.5.4 干湿擦牢度:
用干湿摩牢度测定仪HH2E004测试。
2 结果与讨论
2.1 种子乳液数量对反应的影响
丙烯酸酯乳液的光泽程度取决于聚合物成膜的透明度及连续性,要求乳胶粒径小,粒径均一,同时乳胶粒具有很好的单分散性。本试验采用高比例种子乳液聚合法,使种子乳液占聚合乳液总量的30%,极大地提高乳胶粒的成膜数量,最大限度地减小乳胶粒子的粒径。
2.2 乳化剂及用量的选择
本试验选用阴离子乳化剂和非离子乳化剂的复合体系。在常规乳液聚合中,由于非离子型乳化剂大部分溶于单体珠滴中,对体系的稳定作用有限,阴离子型乳化剂稳定性较高,但用量稍大就容易形成二次成核,降低乳胶粒的均一性。试验选用了非离子型乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚,与阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠的复合体系,最大限度地保证了体系的稳定和乳胶粒的均一。本试验选择阴、非离子乳化剂比例1∶2.5,用量为单体总量的1.8%,合成乳液取得很好的效果。
2.3 功能性单体及用量的确定
试验选用甲基丙烯酸异冰片酯为功能性单体,在与其它单体聚合后,酯烷氧基部分给聚合物链以很强的空间位阻保护,使聚合物具有优异的耐水性,有效地增强水洗牢度;聚合物链上的非极性二环烷基侧基弱化了分子链间的作用力,使聚合物溶液黏度降低,有效合成出高固体分的丙烯酸酯,达到高光泽的目的。
由图1可知,丙烯酸酯乳液成膜的光泽度随甲基丙烯酸异冰片酯用量的增加而增加,当用量达到单体总重量的15%时,光泽度增加显著。但甲基丙烯酸异冰片酯为硬单体,用量过多会影响成膜的柔软度。综合考虑光泽及手感,选择用量在15%~20%。
2.4 交联单体的选择
试验选择三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,为三官能度交联单体,使聚合物产生网状结构,赋予聚合物良好的弹性、耐磨性、硬度及附着力。N-羟甲基甲基丙烯酰胺使聚合物链上具有羟甲基,使聚合物具有高活性,在使用过程中,可与天然纤维上的羟基、氨基等官能团产生交联反应,增强涂层与基料的结合牢度。经多次试验,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯用量在单体总量的1%~2%,N-羟甲基甲基丙烯酰胺用量在单体总量的2%~4%时,可获得好的耐磨性及附着力。
2.5 反应温度的影响
试验使用氧化还原体系作为引发剂,考察反应温度为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃对反应的影响,结果见表1。
综合考虑反应产物的透明度要求,结合表1的实验结果,反应温度70~75℃,反应时间3.5~4.0小时比较适宜。
2.6 性能测试
取一张牛软面革,按照1.4的应用工艺及1.5的测试方法进行涂饰和测试,检测结果如下:
透明度 大于95%
光泽度 70.8
耐曲挠 10000次不裂
干擦 4.5级
湿擦 4级
3 结论
通过试验研究,以叔碳酸乙烯酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸异冰片酯为单体,采用高比例种子乳液聚合合成方法,使种子乳液数量占聚合乳液总量的30%,提高乳胶粒的成膜数量,减小乳胶粒子的粒径;功能性单体甲基丙烯酸异冰片酯用量占单体总重量的15%~20%,获得好的光泽度和手感;使用阴离子乳化剂十二烷基苯磺酸钠与非离子型乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚的复合体系,比例为1∶2.5,用量为单体总量的1.8%,保证了体系的稳定和乳胶粒的均一;交联单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯用量占单体总量的1%~2%,N-羟甲基甲基丙烯酰胺用量占单体总量的2%~4%,获得好的耐磨性及附着力;并将反应温度确定在70~75℃,合成了透明、高光泽丙烯酸酯乳液。本试验产品无APEO(烷基酚聚氧乙烯醚),安全、环保,应用于皮革涂饰,透明度大于95%,光泽度大于70,干、湿擦达4级,耐曲挠,各项性能满足使用要求。
参考文献
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[2]曹同玉,刘庆普,胡金生.聚合物乳液合成原理、性能与应用[M].北京:化学工业出版,1997.
[3]大森英三.功能性丙烯酸树脂[M].北京:化学工业出版社,1995.
丙烯酸酯的研究与应用 篇7
关键词：丙烯酸酯,压敏胶,可擦拭,初粘性,持粘性
压敏胶粘剂是一类对压力敏感的胶粘剂,使用方便、粘结力强、应用广泛[1,2,3]。丙烯酸酯类压敏胶因其优良的性能,得到广泛的应用,其产量占所有压敏胶产量的65%以上[4,5,6,7]。残胶量是压敏胶的一个重要指标,但对于部分应用场合,如纸质标签等,出现残胶不可避免,影响产品的使用和外观,同时残胶不溶于水,不易清除[8,9,10]。因此,本研究设计了一种可擦拭型丙烯酸酯压敏胶,这种压敏胶具有与普通压敏胶相近的初粘性和持粘性,且在出现残胶时可用水擦拭干净。
1 实验部分
1.1 原料
丙烯酸丁酯(BA,分析纯)、丙稀酸异辛酯(2-EHA,分析纯)、甲基丙烯酸甲酯(MMA,分析纯)、苯乙烯(St,分析纯),天津市光复精细化工研究所;2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS,工业品),山东寿光松川工业助剂有限公司;过氧化苯甲酰(BPO,分析纯),天津启邦化学工艺产品销售有限公司;乙醇(分析纯),上海高桥石油化工公司;聚酯薄膜(工业品),杭州大华塑业有限公司。
1.2 合成工艺
1.2.1 丙烯酸酯树脂的合成
将单体(BA、2-EHA、MMA、St和AMPS)、引发剂(BPO)和溶剂乙醇均匀混合,向四口瓶中加入1/3混合液,升温至80℃,并保温30min,匀速滴加剩余混合液,80℃3h滴完,继续保温2h,降温出料。
1.2.2 压敏胶带的制备
用乙醇将丙烯酸树脂的固体含量调至50%,用涂膜机将其均匀涂布在聚酯薄膜上,室温挥发90min,置于105℃的烘箱内烘制4.5min,冷却至室温,干胶膜厚度为28μm。
1.3 性能测试
使用傅里叶红外光谱仪(FT-IR,EQUINOX55型,美国布鲁克公司)分析丙烯酸酯树脂结构,将树脂样品直接涂抹在KBr薄片上,测定范围500~4000cm-1;取少量树脂于烧杯中,加适量水搅拌,观察现象进行水溶性测试;用水擦拭制备的压敏胶带进行可擦拭性测试,若能擦拭干净,其结果记为可擦拭,否则记为不可擦拭;按照GB/T 4852—2002,对压敏胶的初粘性进行测量,倾斜角度为30°,实验结果用压敏胶粘带在规定范围内所能黏住的最大钢球号表示;按照GB/T4851—1998对压敏胶的持粘性进行测量,将宽25mm,长70mm的胶粘带粘贴好,将实验板固定在实验架上,在加载板上挂上1kg砝码,加载板脱落的时间为最终的持粘性数据。
2 结果与讨论
2.1 FT-IR分析
图1为丙烯酸酯树脂的FT-IR谱图。由图可知,在3334.77cm-1处出现宽而强的吸收峰,这是溶剂乙醇中—OH的伸缩振动吸收峰;2960.12和2873.88cm-1为甲基和亚甲基的对称伸缩振动吸收峰;1453.17和1379.85cm-1为甲基和亚甲基的变形振动;1160.99cm-1处为C—O伸缩振动吸收峰;1731.58cm-1为C=O伸缩振动吸收峰,这些都是BA、MMA和2-EHA的特征吸收峰;764.01和701.29cm-1为单取代苯特征峰,是St的特征吸收峰;624.77cm-1处为磺酸基的特征吸收峰,是AMPS的特征吸收峰;在1641cm-1处没有出现C=C双键的伸缩振动峰,表明所有单体都已参加反应,且聚合物中含有酯基、苯环和磺酸基等官能团。
2.2 水性功能单体用量的确定
为使压敏胶具有可擦拭性,选用AMPS作为水性功能单体,通过单体共聚接入到分子主链中,进而在丙烯酸酯分子中引入可在水中解离的磺酸基(—SO3H),使丙烯酸酯树脂具有一定的亲水性,从而制得可擦拭型压敏胶。表1为AMPS用量(%,wt,质量分数,下同)对丙烯酸酯树脂的水溶性和压敏胶的可擦拭性的影响。
由表1可以看出,当AMPS用量小于7.5%时,丙烯酸酯树脂不溶于水,加水之后不能形成稳定乳液,丙烯酸酯树脂从水中析出;当AMPS用量大于等于7.5%,丙烯酸酯树脂可以与水形成稳定乳液。这是因为丙烯酸酯的主链和大部分官能团都不溶于水,在水中以油相的形式存在;AMPS中的磺酸基属于亲水基团,可以在水中解离形成离子溶液。当丙烯酸酯中不含或只含少量磺酸基时,丙烯酸酯不能溶于水或形成乳液;当磺酸基含量增大,丙烯酸酯中的磺酸基可以在水相和丙烯酸酯组成的油相中间形成亲水胶束,使其在水中自乳化,形成稳定的乳液。此时,丙烯酸酯中的磺酸基起到了表面活性剂的作用,从而使压敏胶可被水擦拭。由此可知,为了获得可擦拭型丙烯酸酯压敏胶,AMPS用量需大于等于7.5%。
与此同时,进一步讨论AMPS用量对压敏胶力学性能的影响。图2为其用量对压敏胶性能的影响。
由图可知,随着AMPS用量的增加,压敏胶的初粘性逐渐降低,而持粘性先升高后降低。这是因为AMPS属于刚性单体[11],当其用量增加,丙烯酸酯的粘性降低,使压敏胶的初粘性降低。同时,AMPS引入的磺酸基可以形成氢键,提高丙烯酸酯的内聚力,因此当其用量小于7.5%时,压敏胶的持粘性随其用量增加而升高;但当AMPS用量超过7.5%以后继续增加,丙烯酸酯的粘结能力会因受到其刚性的影响而降低,使压敏胶的持粘性降低。综上所述,AMPS的最佳用量为7.5%。
2.3 软单体2-EHA/BA质量比的确定
软单体具有提高压敏胶粘性的作用[12]。图3为软单体2-EHA/BA质量比对压敏胶性能的影响。
由图可知,随着2-EHA占软单体总质量百分比的增加,压敏胶的初粘性先增加后降低,在其用量为50%时达到峰值。由于聚丙烯酸异辛脂的玻璃化转变温度(-70℃)低于聚丙烯酸丁酯(-54℃)[12],因此,相比BA,2-EHA可以提高树脂的柔性,使压敏胶的初粘性在其用量小于50%时逐渐增加;但是由于2-EHA侧链中的异辛烷结构容易发生分子间的缠绕和摩擦,当2-EHA的用量高于50%后树脂分子链的柔性降低,因此导致了初粘性的相应降低。但随着2-EHA占软单体总质量百分比的逐渐增加,压敏胶的持粘性逐渐降低,这是因为2-EHA的柔性结构对丙烯酸酯分子有着极强的增韧效果,使丙烯酸酯的内聚力大幅降低。综上所述,当2-EHA/BA的质量比为2/2时,压敏胶的综合性能最佳,初粘性为10#,室温持粘性为6.1h。
2.4 硬单体MMA/St质量比的确定
硬单体可以提高压敏胶的内聚强度[13],图4为硬单体MMA/St质量比对压敏胶性能的影响。
由图可知,随着MMA占硬单体总质量百分比的逐渐增加,压敏胶的初粘性不断降低。由于聚丙烯酸丁酯的玻璃化温度(105℃)高于聚苯乙烯(100℃)[12],MMA可以为丙烯酸酯树脂提供更高的刚性。但两种硬单体刚性相近,所以初粘性降低较小。压敏胶的持粘性随着MMA用量的增加而提高,这是因为聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化温度要比聚苯乙烯高一些,但相对St而言MMA硬度要好一些,所以增加MMA的用量可以提高丙烯酸酯树脂的内聚力,进而增强压敏胶的持粘性。综合以上结果,当MMA/St质量比为3/1时,压敏胶的综合性能最好,初粘性为10#,室温持粘性为6.1h。
2.5 软单体/硬单体质量比的确定
软硬单体在压敏胶中均有各自不可替代的作用,软单体/硬单体的质量比对压敏胶的性能也有很大的影响[13],结果如图5所示。
由图可知,随着软单体用量的增加,压敏胶的初粘性增强,持粘性降低。这是因为软单体具有较好的柔性,可为压敏胶提供压敏性,当软单体含量增加时,能显著提高压敏胶的初粘性,而硬单体的玻璃化温度较高,具有很强的刚性,当其含量增加可以提高丙烯酸酯的内聚力,从而提高压敏胶的持粘性。所以要确定一个适中的比例,使压敏胶既具有较好的初粘性又具有较好的持粘性。综合考虑,确定软单体/硬单体的质量比为8/1。
通过以上分析可知,非功能单体的质量比为2-EHA/BA=2/2、MMA/St=3/1、软单体/硬单体=8/1时压敏胶的综合性能最佳,所以最终确定非功能单体的质量比为BA∶2-EHA∶MMA∶St=4∶4∶0.75∶0.25。
2.6 引发剂用量的确定
聚合物的相对分子质量对它的力学性能和胶粘性能有很大影响。一般来说,聚合物高分子量部分决定了压敏胶的持粘力,低分子量部分决定压敏胶的初粘力[14,15],控制适当的交联度有助于在压敏胶性能中寻找一个合适的平衡点。本实验采用的引发剂为BPO,图6是BPO用量对压敏胶性能的影响。
由图可知,随着BPO用量的增加,压敏胶的初粘性逐渐增强,持粘性逐渐降低。这是因为BPO用量越多,聚合物的分子量越低,为使压敏胶同时具有较好的初粘性和持粘性,确定BPO的用量为1%。
3 结论
丙烯酸酯的研究与应用 篇8
1 实验部分
1.1 仪器与药品
β-噻吩甲醇(分析纯)，Aldrich试剂公司生产；丙烯酰氯(分析纯)，MERCK试剂公司生产；其它试剂均为分析纯。
FTIR光谱采用的KBr压片法，仪器为GX FT-IR光谱仪（Perkin-Elmer）。1H NMR的测定为AC-P200Q NMR光谱仪，溶剂为CDCl3。GC-MS仪器为PE Turbo Mass和HP5937。Raman光谱表征采用的是RM2000显微共焦拉曼光谱仪（英国Renishaw公司）。SEM为北京科仪厂的KYKY-2800扫描电镜。GPC仪器为Agilent 1100 Seriesㄢ
1.2 合成
1.2.1 单体β-噻吩丙烯酸甲酯（E）的合成
将16 mmolβ-噻吩甲醇和30 mmol三乙胺溶解在80 m L无水乙醚溶液中，置于150 m L三口瓶中，在滴液漏斗中加入25mmol的丙烯酰氯和30 m L乙醚的混合溶液，在N2保护下，冰水浴中，边滴加边磁力搅拌回流。滴加完毕，保持15 min冰水浴，再在室温下，反应24 h，得粗产品。将蒸馏水直接加入三口瓶中溶解生成的盐，再用蒸馏水反复洗涤，醚层用无水硫酸钠干燥24 h后，过硅胶柱，用石油醚：乙醚=80:20做展开剂，紫外荧光硅胶薄板跟踪，将产品旋蒸溶剂得纯品β-噻吩丙烯酸甲酯，为无色或淡黄色溶液，做FTIR,1H NMR,GC-MS检测。
1H NMR(ppm)：5.20(2H,单峰)为-CH2-；5.80(1H,双峰)、6.12(1H,多峰)、6.40(1H,双峰)；为噻吩两个双峰αH一个βH;7.09(1H,多峰)、7.30(2H,多峰)为-OCOCH=CH2ㄢ
GC-MS的结果与标准图谱基本一致。
1.2.2 单体的自由基聚合（PE)
将0.6592 gβ-噻吩丙烯酸甲酯溶于1 m L甲苯中，加入0.6%AIBN，通N2保护并置于75℃恒温水浴中反应5 h，产品在瓶底形成淡黄色凝胶状物质，用石油醚反复洗涤，晾干，得白色膨松状胶状体（PE），如橡胶易拉伸收缩，做FTIR和Raman分析。证实双键发生自由基聚合反应，溶于四氢呋喃溶液测GPC。Mn:2.35×104;Mw:5.57×104;Mz:1.20×104;Mv:5.57×104。
1.2.3 聚噻吩丙烯酸甲酯的接枝共聚（PN)
将噻吩丙烯酸甲酯的自由基聚合物溶于或溶胀于三氯甲烷中，加入过量的无水Fe Cl3固体，于50℃恒温水浴反应20 h，形成黑色固体物质，过滤，丙酮反复冲洗，至溶液呈无色，晾干，用万用电表直接测其电流，有部分可直接导电，做FTIR和Raman分析。
2 结果与讨论
2.1 聚合条件的选择
在单体β-噻吩丙烯酸甲酯的结构中有两个反应活性基团，一个为C=C可发生自由基聚合，另一为噻吩的α位可发生化学和电氧化聚合。在本实验中就这两种聚合方式分别进行了试验。自由基聚合采用溶液聚合和本体聚合，本体聚合以1%AIBN作引发剂，先在60℃预聚合0.5 h，再在80℃继续聚合2h.。所得聚合物溶于四氢呋喃测GPC与1.2.2溶液聚合的结果基本一致。而噻吩α位的聚合中采用化学氧化的方法[4,5]，用无水三氯化铁作氧化剂，在N2保护下，60℃恒温水浴20 h。只有CHCl3体系中的聚噻吩丙烯酸甲酯可被进一步氧化，发生接枝共聚合，而采用CH2Cl2、CHCl3、CH2Cl-CH2Cl、THF作溶剂体系均不发生反应。
2.2 结构表征
2.2.1 FTIR谱图分析[6]
由图1可见在单体（E）的红外光谱3104和700 cm-1弱峰为噻吩环的伸缩振动峰及噻吩环上氢的弯曲振动峰,2952、2855cm-1弱峰为-CH2-伸缩振动峰和碳氢的面外弯曲振动倍频峰,1727 cm-1强峰为-C=O伸缩振动峰,1635、1627 cm-1弱峰为RCH=CH2烯基的碳碳双键的吸收峰,1188 cm-1强峰为RCO2R`伸缩振动峰。与单体比较自由基聚合物(PE)的FTIR谱图中R-CH=CH2烯基的碳碳双键的吸收峰和碳氢的面外弯曲振动倍频峰1634 cm-1双峰消失,2954 cm-1和2885 cm-1、-CH2-伸缩振动峰加强,羰基、酯基的伸缩振动峰和噻吩环的伸缩振动峰及噻吩环上氢的弯曲振动峰都变化不大。这说明β-噻吩丙烯酸甲酯的双键自由基聚合成功,而噻吩环并未发生交联。再从PN的FTIR的谱图可见,在3000 cm-1以上为一宽平峰,而且指纹区的红外吸收减弱,尖峰大为减少。这是接枝共聚后使得噻吩环的伸缩振动受阻,而α,α’-二取代的对称结构使得C-C键的红外吸收减弱。羰基峰由于噻吩聚合后的共轭链增加,使之向低波数移动至1716 cm-1。-CH2-的2937、2855 cm-1伸缩振动峰减弱。噻吩环由于聚合作用使之相关的吸收峰都增强,如790、611、1172、1425、1592 cm-1。特别是1592 cm-1明显增强,而且向高波数移动,可能是由于碘掺杂使噻吩环的骨架伸缩振动加剧所致。由于碘的诱导作用、氧化作用使噻吩环中的共轭电子云极化程度加大,分子偶极距加大,跃迁几率增加。
2.2.2 Raman图谱分析[7,8]
可见PE中1416 cm-1最强峰为3-取代噻吩的对称C=C伸缩振动峰，1539 cm-1为3-取代噻吩的反对称C=C伸缩振动峰，1361 cm-1为噻吩环C-C伸缩振动峰，934、832 cm-1为噻吩的C-S反对称和对称伸缩振动峰；1734 cm-1为饱和丙烯酸酯的C=O伸缩振动峰，1492 cm-1为OCH2变形振动峰，1448 cm-1为CH2变形振动峰，1344 cm-1为叔碳原子CH变形振动峰；在1300～900 cm-1之间的及1160～500 cm-1以下的那些振动峰可以归属于各种C-C伸缩振动峰、C-C-C变形振动峰和甲基面内摇摆振动峰。可以得出与FTIR谱图分析同样的结论,PE为β-噻吩丙烯酸甲酯双键的自由基聚合物。而PN的Raman图谱有α,α’-取代聚噻吩的典型峰:1425 cm-1(很强)、1608 cm-1（强）、1365 cm-1（强）为2-取代噻吩环伸缩振动峰1262 cm-1（中）和1100 cm-1（中）为C-H面外变形振动峰，988 cm-1和856 cm-1为C-S-C的反对称伸缩峰和对称伸缩峰。由于接枝共聚后形成的网状结构使得C-C的各种伸缩振动和变形振动受阻，1300 cm-1以下的峰明显减少、减弱。说明噻吩环进行了聚合，获得了接枝共聚物。
2.3 电导率的测定及S EM结果
将接枝共聚后形成的黑色固体物质采用压膜制片,用四电极法测得接枝共聚物的电导率为0.15 S·cm-1。对于自由基聚合物和接枝共聚物的表观形貌用SEM进行观察可见,自由基聚合物为片状薄膜;而接枝共聚物后为块状固体物质。
3 结论
以上实验及检测表明导电高分子聚噻吩与丙烯酸酯成功的进行了接枝共聚合，并具有一定的导电性，产物为黑色块状固体，而不是一般化学合成的粉末材料。它为导电高分子材料的改性及应用提供一个新的途径。
参考文献
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丙烯酸酯的研究与应用 篇9
SJ-2605高弹性丙烯酸防水涂料是通过形成完整的防水涂膜来阻挡水的透过或水分子的渗透,从而起到防水作用。其涂膜的形成机理为:在聚合物乳液最低成膜温度以上,随着水分的挥发,聚合物颗粒之间相互接近、挤压、凝聚而融为一体,形成密实填充状态的防水层;防水层内聚合物粒子间剩余的水分,在毛细管压力作用下进一步挥发,使聚合物粒子发生塑性变形并紧密排列,最终形成高弹性、均匀连续的防水涂膜[2,3]。
1 SJ-2605高弹性丙烯酸防水涂料的研究
1.1 基料的选择
1.1.1 乳液品种的选择
SJ-2605高弹性丙烯酸防水涂料是由基料、颜填料和助剂等组成,基料采用具有高弹性、高耐候性的优质丙烯酸乳液。丙烯酸乳液是以丙烯酸酯为单体,通过乳液共聚法制得的聚合物乳液,具有涂膜光亮、柔韧等特点,粘结性、耐候性、耐水性都较好。目前,市场上的丙烯酸乳液品种较多,有纯丙乳液、苯丙乳液和硅丙乳液等,其性能各有优越性。在其他条件不变的情况下,采用相同的基础配方,使用不同品种的丙烯酸乳液配制成防水涂料,其性能比较见表1。
由表1可以看出,就低温柔性和断裂伸长率考察,硅丙乳液不能满足高弹性防水涂料的要求,纯丙乳液和苯丙乳液能够达到标准要求,但苯丙乳液的耐水性和耐候性不如纯丙乳液好,所以采用纯丙乳液作为基料。
1.1.2 聚合物乳液用量对防水涂料性能的影响
在其他条件不变的情况下,采用相同的基础配方,考察聚合物乳液用量对防水涂料拉伸强度、断裂伸长率、不透水性和耐候性的影响,其结果见图1、图2和表2。
由图1、图2和表2可知,随着聚合物乳液用量的增加,防水涂料的断裂伸长率和拉伸强度增大,其防水性能提高。综合考虑防水涂料的成本及各项性能,聚合物乳液用量控制在45%左右。
1.2 颜填料的选用
在防水涂料中掺入适量的颜填料,不但可以降低成本,而且还能增加涂膜的厚度,改善涂膜的力学性能和耐候性。在本研究中,选用了金红石型钛白粉作为白色填料,使涂膜不易粉化。并选用在聚合物乳液中分散性好、悬浮性好、稳定性好、触变性好的超细高岭土和超细硅酸铝作为填料。
1.3 助剂
助剂作为防水涂料的原材料之一,用量一般不大,但作用却较大,分散剂和润湿剂的加入,能够使颜填料在水和聚合物乳液中更好地分散,且有效防止涂料聚集絮凝;增塑剂能够削弱分子间作用力,增加分子链的可活动性,降低聚合物分子链的结晶性,即增加聚合物的塑性,进而提高断裂伸长率,降低涂膜硬度;加入适量的触变剂,可以使涂料具有一定的触变性,制得的防水涂料在立面、斜面上施工不发生流挂和流淌现象。另外,还加入消泡剂、增稠剂、防腐剂等助剂,以改善防水涂料的耐水性、耐候性和贮存稳定性。
2 SJ-2605高弹性丙烯酸防水涂料的性能及特点
按JC/T 864—2008《聚合物乳液建筑防水涂料》标准,测试SJ-2605高弹性丙烯酸防水涂料的性能,结果见表3。
SJ-2605高弹性丙烯酸防水涂料的主要特点如下:1)单组分,无毒,无味,无污染,施工简便,工期短;2)能在潮湿的多种材质的基面上直接施工;3)强度大,延伸率高,耐低温、耐水性、耐久性优异;4)可加颜料制成彩色罩面涂层;5)在立面、斜面和顶面上施工不流淌。
3 SJ-2605高弹性丙烯酸防水涂料的应用
3.1 适用范围
SJ-2605高弹性丙烯酸防水涂料适用于新旧建筑物的屋面、地下室、内外墙、厕浴室,也适用于水池、隧道、桥梁、水库等防水工程;可在潮湿或干燥的混凝土、金属、纤维瓦、砖石、沥青、聚氨酯、SBS改性沥青防水卷材、APP改性沥青防水卷材等基面上直接施工;另外,还可以用于伸缩缝、分格缝、落水口、穿墙管等的密封。
3.2 基层要求及处理
防水基层表面要平整、牢固、干净、无明水。对于有缺陷的表层应涂刷底涂,对于基层变形缝、裂缝应预先进行密封处理。
3.3 涂布方法
可采用刷涂、滚涂、刮涂等方法,涂刷数遍完成。先涂刷底涂,在第1遍涂层干固后,再涂刷第2遍,2遍涂刷应间隔6~12 h。涂刷时要均匀,不能有局部沉淀和气泡。若防水层需要加强处理,可在中层和上层之间加铺一层或多层无纺布或玻纤布,以提高涂层强度。
3.4 用法用量
根据施工场合环境的不同,可在防水涂料中适当添加0~2份水,搅拌均匀后直接刷涂;彩色防水涂料应直接使用,不允许加水稀释。涂料的用量为2.0~2.5 kg/m2。
4 结语
聚合物乳液防水涂料作为一种新型防水材料,无毒无污染,延伸率高,耐候性优异,施工方便。随着经济与社会的发展,人们对环境保护越来越重视,聚合物乳液防水涂料在建筑防水工程中的应用将越来越广泛。
参考文献
[1]翟广玉等,不同聚合物乳液防水涂料性能比较研究[J].新型建筑材料,2006(5):16-18.
[2]沈春林编,建筑防水涂料[M].北京:化学工业出版社,2003.9.