反應(yīng)性微凝膠的制備及在涂料中的應(yīng)用
2010/12/23 9:16:24
微凝膠是一種具有分子內(nèi)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物粒子，可穩(wěn)定分散于有機(jī)溶劑或水中。微凝膠的粒徑為1nm~1μm，在液相中能夠發(fā)生一定程度的溶脹。在聚合過程中，微凝膠表面或內(nèi)部殘留了大量活性基團(tuán)（如雙鍵、羧基、環(huán)氧基等），這些基團(tuán)可以在適當(dāng)條件下與其他單體或者聚合物發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，生成網(wǎng)狀聚合物。此類微凝膠稱之為反應(yīng)性微凝膠（reactive在近20年，反應(yīng)性微凝膠已發(fā)展成為一種重要的涂料組分，其制備、表征和應(yīng)用都取得了長足的進(jìn)步。通過在涂料中加入這種組分，涂料的流變性能、金屬顏料的定向、涂膜的交聯(lián)速率和涂膜性能都得到改善和提高。本文綜述了乳液聚合制備反應(yīng)性微凝膠及其在涂料中的應(yīng)用進(jìn)展。
反應(yīng)性微凝膠通常以多官能度單體進(jìn)行自由基聚合，或者多官能度單體和二官能度單體進(jìn)行自由基共聚合而得，其制備方法很多，但乳液聚合仍然是制備微凝膠普遍的方法。乳液聚合中，各個膠粒相互隔離形成小的反應(yīng)微區(qū)，有利于在膠粒內(nèi)部進(jìn)行聚合形成內(nèi)交聯(lián)結(jié)構(gòu)。乳液聚合包括常規(guī)乳液聚合、微乳液聚合、無皂乳液聚合和核殼乳液聚合等聚合方法，后兩種方法近年來發(fā)展迅速。無皂乳液聚合是指不加乳化劑或加入少量乳化劑的乳液聚合過程，克服了乳液聚合乳化劑大量殘留的問題。Wei等人在無外加乳化劑和交聯(lián)劑的情況下，采用甲基丙烯酸羥乙酯封端生成自乳化的聚氨酯丙烯酸酯微凝膠。由于水性聚氨酯丙烯酸酯分子自身具有親水基團(tuán)而發(fā)生自乳化，分子鏈兩端帶有碳碳雙鍵可進(jìn)一步交聯(lián)。同時他們以聚氨酯丙烯酸酯微凝膠作為穩(wěn)定劑和交聯(lián)劑，與甲基丙烯酸甲酯共聚，制備出復(fù)合型微凝膠。核殼乳液聚合在乳液聚合家族中發(fā)展迅速，通過“粒子設(shè)計(jì)”制備出兼具核、殼高性能的樹脂。夏范武采用核殼乳液聚合法制備出反應(yīng)性微凝膠，他以三縮丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）作為交聯(lián)單體，與不飽和聚酯樹脂發(fā)生共聚，殼體單體分別采用預(yù)乳化法和延遲加入法加入，制備出核殼粒子。張靜等人以三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）為交聯(lián)劑，合成出帶有懸吊雙鍵及環(huán)氧基團(tuán)的微凝膠乳液。通過調(diào)整各種因素，控制膠粒的粒徑及其分布。除了乳液聚合外，活性自由基聚合和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）制備微凝膠也備受矚目。特殊結(jié)構(gòu)的微凝膠，如星形微凝膠在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用方面都引起人們濃厚的興趣，而這兩種聚合方法提供了有效的制備方案。
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