多功能氟化膜耐候性能研究：一種新型的熒光紫外燈老化試驗(yàn)方法

摘要

隨著社會(huì)的進(jìn)步，高質(zhì)量的涂料被廣泛使用。雖然使用表面活性劑、三氟氯乙烯(CTFE)和丙烯酸酯單體通過(guò)半連續(xù)乳液聚合成功制備了含氟聚合物，但表面活性劑的優(yōu)化配置仍有改進(jìn)的空間。傳統(tǒng)的乳化劑被物理吸附在乳膠粒子的表面。乳膠粒子生成的乳膠膜在水中不穩(wěn)定，限制了它的應(yīng)用。本文選擇了一種新型的陽(yáng)離子季銨可聚合表面活性劑，因?yàn)樗芘cCTFE和丙烯酸酯單體反應(yīng)，并能成為聚合物的一部分。我們還研究了乳化劑類(lèi)型對(duì)乳液性能的影響。此外，多功能氟化膜具有優(yōu)異的耐候性、耐水性、抗菌性和防污性，為涂料工業(yè)開(kāi)辟了廣闊的前景。

1.介紹

本文以CTFE、醋酸乙烯酯(VAc)、丙烯酸正丁酯(BA)、叔碳酸10酯(Veova10)和丙烯酸為原料，采用特殊的可聚合季銨鹽作為乳化劑，通過(guò)半連續(xù)乳液聚合成功制備了一系列新型含氟聚合物。同時(shí)，充分討論了乳化劑類(lèi)型對(duì)轉(zhuǎn)化率、粒徑和儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響。通過(guò)紅外光譜和動(dòng)態(tài)光散射(DLS)分別研究了乳液的化學(xué)結(jié)構(gòu)和粒徑分布。還表征了耐候性、耐水性、抗菌性和蛋白質(zhì)吸附性以及它們與化學(xué)組成的關(guān)系。

2.材料和方法

2.1.材料

CTFE、乙酸乙烯酯(VAc)、丙烯酸正丁酯(BA)、叔碳酸10 (Veova10)酯、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、辛基酚聚氧乙烯醚(NP-10)、2，2’-偶氮雙[2-甲基丙脒]二鹽酸鹽(AIBA)、過(guò)硫酸鉀(KPS)、苯乙烯基酚聚氧乙烯醚(600#A)和十二烷基硫酸鈉(SDS)是商業(yè)上購(gòu)買(mǎi)的，并且在沒(méi)有進(jìn)一步純化的情況下使用。陽(yáng)離子季銨可聚合表面活性劑系列(KJH-1、KJH-2、KJH-3和R-303)由中國(guó)河南泰寧化學(xué)技術(shù)有限公司提供，按原樣使用。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)如方案1所示。通過(guò)蒸餾制備去離子水。

基于我們實(shí)驗(yàn)室先前的報(bào)告，通過(guò)類(lèi)似的配方制備預(yù)乳液。很簡(jiǎn)單，將規(guī)定量的乳化劑溶解在98.97克去離子水中。然后，以500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速率將141.54克VAc (1.6441摩爾)、47.21克BA (0.3683摩爾)和47.18克Veova10 (0.2395摩爾)加入到乳化劑溶液中，并保持30分鐘以獲得預(yù)乳液。含氟聚合物合成中乳化劑的用量列于表1。

用EQUINOX 55光譜儀（Bruker Optics, Karlsruhe, Germany）在400到4000cm-1的范圍內(nèi)對(duì)乳液的顆粒進(jìn)行傅立葉變換光譜測(cè)量。顆粒直徑由DLS（Zetasizer 1000/DTS-5101，Malvern Instruments，英國(guó)）收集；顆粒直徑的多分散指數(shù)（PDI）被自動(dòng)計(jì)算。紫外加速老化試驗(yàn)在QUV熒光紫外燈老化試驗(yàn)箱（Q-Lab公司）在0.6 W/m2的輻照度、60°C的底板溫度和波長(zhǎng)為343nm的紫外線條件下對(duì)樣品進(jìn)行熒光紫外燈加速老化試驗(yàn)。

3. 結(jié)果和討論

3.1水性聚合物的耐候性

聚合物最常見(jiàn)的用途是防止系統(tǒng)暴露在外。因此，研究聚合物膜的加速紫外線暴露對(duì)評(píng)價(jià)其耐候性是必不可少的。圖3中所示的對(duì)比實(shí)驗(yàn)揭示了我們自己的樣品的良好紫外抗老化性能。應(yīng)該注意的是，氟化丙烯酸樹(shù)脂之前由Zhu等人報(bào)道，其中采用了乙酸乙烯酯、丙烯酸正丁酯、Veova10和甲基丙烯酸六氟丁酯的半連續(xù)乳液聚合。商業(yè)丙烯酸樹(shù)脂的制備幾乎與L10相同，除了沒(méi)有CTFE。通常，涂膜的原始表面狀態(tài)被認(rèn)為是100%。在經(jīng)歷連續(xù)的紫外線照射后，薄膜會(huì)顯示出不同程度的破壞。一旦涂膜表面發(fā)生嚴(yán)重的粉化、起泡或剝落，表面狀態(tài)被認(rèn)為是0%。氟摻雜可以賦予聚合物更高的化學(xué)惰性。值得注意的是，由于缺乏氟化物，商用丙烯酸樹(shù)脂的耐候性測(cè)試遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于含氟丙烯酸樹(shù)脂L1、L4、L6、L9和L11的熒光紫外燈老化測(cè)試，后者能夠粘附約1600小時(shí)。在某種程度上，伴隨著氟含量的增加，聚合物材料的性能要好得多

1.介紹

4.結(jié)論

總之，在陽(yáng)離子季銨可聚合表面活性劑和CTFE的幫助下，使用VAc、BA和Veova10通過(guò)半連續(xù)乳液聚合合成了含氟聚合物。與使用常規(guī)乳化劑或甲基丙烯酸六氟丁酯不同，合成含氟聚合物具有優(yōu)秀的乳化效果和膠乳穩(wěn)定性，可增強(qiáng)對(duì)電解質(zhì)、冷凍/解凍、儲(chǔ)存、天氣、水、細(xì)菌和蛋白質(zhì)的耐受能力。由于這種非常簡(jiǎn)單的方法，制造商可以為各行各業(yè)提供更實(shí)用的涂料。