论文部分内容阅读
结构型胶乳是目前综合性能相对较好的成膜体系,通常由性能互补的几种聚合物组成,在常温下可有效地设计和控制其涂层的相分离与相结构,赋予涂层较好的使用性能。但实际生产中,常温成型的涂层往往还需再经历高温焙烘工序。在高温黏流状态下,结构型胶乳中热力学互不相容的聚合物极易发生宏观相分离,由此引起的涂层相结构失控必然导致涂层性能的劣化。为此,课题提出并研究一种表面富集“烯双键”的嵌段共聚物胶乳,在其成膜过程中适时引发胶体界面“硫醇-烯”点击化学反应,形成聚合物链的跨粒子高效偶联,生成稳定微相结构乳胶膜。论文分别制备了亲水和亲油嵌段间富集“环烯双键”和“直链烯双键”的两种大分子可逆加成-碎化-断裂链转移试剂(RAFT试剂),对比了其控制的苯乙烯(St)溶液,细乳液以及乳液聚合反应中两种惰性“烯双键”的聚合反应活性;在此基础上,以两阶段(细)乳液聚合制备了聚丙烯酸丁酯-聚苯乙烯(PBA-b-PSt)两嵌段共聚物“壳-核”胶乳,并研究了“硫醇-烯”反应后胶膜的微相结构和力学行为。具体研究结果如下:(1)在St的RAFT溶液以及细乳液聚合反应中,链增长反应对St的选择性很高,RAFT试剂中“环烯双键”保留,聚合物分子量可控,分布窄,聚合产物链含有可预期的“环烯双键”数。St的RAFT乳液聚合成核期内,“环烯双键”与St发生共聚合反应,引起分子链偶联,分子量正偏离理论值,分布加宽,分子链中“环烯双键”平均数目减少;(2)相比“环烯双键”,“直链烯双键”的链增长反应活性高得多。后者仅在StRAFT溶液聚合的低转化率阶段得以保留,而在细乳液聚合以及乳液聚合中,与St发生共聚合反应,引起自身数目的减少,分子链偶联以及分子量失控;(3)以设计的实验证实,上述“环烯双键”以及“直链烯双键”的异常反应行为除与双键的化学结构有关外,还与(细)乳液聚合的非均相特征以及RAFT试剂在胶束、乳胶粒以及液滴中的定向排布有关;(4)含“环烯双键”RAFT试剂控制的(细)乳液聚合产物中,“环烯双键”富集于胶体界面,可发生高效的“硫醇-烯”点击化学反应,反应中“环烯双键”的转化率可达80%;(5)含“环烯双键”RAFT试剂顺序控制BA和St的两阶段(细)乳液聚合,可得到PBA-b-PSt“壳-核”胶乳,经成膜过程中的可控“硫醇-烯”点击化学反应后,乳胶膜的微相结构稳定,断裂强力以及断裂伸长率增大。与乳液聚合产物所得胶膜相比,细乳液聚合产物制得胶膜的力学性能更优,这与后者产物粒子表面高“环烯双键”浓度以及高“硫醇-烯”偶联反应效率有关。