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乳胶漆自由基聚合反应

发表时间:2011/7/12 浏览次数:4788 文章来源:〖返回列表
 

自由基聚合(free radical polymerization)为用自由基引发,使链增长(链生长)自由基不断增长的聚合反应。又称游离基聚合。加成聚合反应,绝大多数是由含不饱和双键的烯类单体作为原料,通过打开单体分子中的双键,在分子间进行重复多次的加成反应,把许多单体连接起来,形成大分子。它主要应用于烯类的加成聚合。最常用的产生自由基的方法是引发剂的受热分解或二组分引发剂的氧化还原分解反应,也可以用加热、紫外线辐照、高能辐照、电解和等离子体引发等方法产生自由基。

乳胶漆用于交联的活性基团特性各异,因而引入的量也各不一样。一般而言,环氧基可加入丙烯酸缩水甘油酯引入;羧酸通过加入丙烯酸引入。加入丙烯酸羟烷基酯或甲基丙烯酸烃烷基酯,则可引入适量的烃基。这类单体有很多,其中最常用的有丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯等。极性基团的其他功能性单体还有丙烯酰胺或具有烷基的丙烯酰胺衍生物。
乳胶漆用丙烯酸树脂一般是指丙烯酸、甲基丙烯酸及它们的酯类和一些乙烯单体的共聚树脂,主要化学反应为加成聚合反应。工业制备粉末涂料用丙烯酸树脂目前主要采用自由基聚合的方式。乳胶漆自由基聚合反应主要由三个阶段组成:
1.链引发:首先通过光、热或氧化还原等方法,从引发剂产生自由基。接着,这一自由基与丙烯酸类或甲基丙烯酸类及其他乙烯类单体起加成反应,生成一个新的自由基。
2.链增长
链引发后所形成的这一新的自由基继续与另一个乙烯类单体反应,生成一个较长链节的自由基-链自由基。如此继续下去,使聚合物的链不断增长,由此形成高分子聚合物。
乳胶漆聚合物生成过程中,单体和自由基不断地进行反应,其总的反应速率取决于自由基与各种单体反应的速率。自由基的产生及消失,导致聚合物的链引发、增长及终止。这样一来,在整个反应体系中就会有几种不同的链增长反应以不同的速率进行着,从而影响着共聚物中单体的排列方式。


乳液聚合是可用于某些自由基聚合反应的一种独特的方法,它涉及以乳液形式进行的单体的聚合反应。它是指单体在乳化剂和机械搅拌作用下,在分散介质中分散成乳状液而进行的聚合反应。乳液聚合体系的组成比较复杂,一般是由单体、分散介质、引发剂、乳化剂四组分组成。经典乳液聚合的单体是油溶性,分散介质通常是水,选用水溶性引发剂。当选用油溶性单体时,则分散介质为有机溶剂,引发剂是油溶性的,这样的乳液体系称为反相乳液聚合。

近几年内典型的乳液聚合法在理论上获得了很大进展,由Harkins,Smith和Ewart等人建立了乳液聚合机理和动力学模型,同时也有很多学者提出了壳层或核-壳层模型等一些有参考价值的理论。同时在乳液聚合技术方面也在不断发展和创新,出现了许多新的乳液聚合方法,如水溶性单体的反相乳液聚合,核壳乳液聚合,无皂乳液聚合,乳液定向聚合,乳液辐射聚合,乳液接枝共聚合及种子乳液聚合等,为乳液聚合技术领域提供了丰富的新内容,使乳液聚合在高分子合成工业应用更为广泛。

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