因为环境问题,重要原材料绑定贴膏药了水性聚合物乳液和涂料。188金宝搏bet官网粒子分离的形态,如核壳共聚物,负责独特而特制的机械和物理化学性质。获得这些共聚物涂料和涂料行业的兴趣。形态、多相聚合物的制备方法、性能和比较与随机物种将在本文中讨论。

介绍

在过去的四十年里,聚合物分散体在一个乳液聚合过程被广泛引入粘结剂在水性涂料(W / B),膏药和效果图。最终产品参数非常依赖于聚合物应用的类型和属性。通常,特制的聚合物的单体的选择和类型的形态作为原材料来满足最苛刻的应用程序。188金宝搏bet官网丙烯酸和EVA共聚物开发克服缺点等传统醋酸乙烯共聚物的水敏感性,快速水解碱金属的存在,可怜的弹性和有限的粘附在潮湿的环境中。因为单体丙烯酸酯用途广泛的可用性。有商业化all-acrylic共聚物、苯丙VeoVa-acrylics并使用不同类型的聚合物化学像polyurethane-acrylics epoxide-acrylics和silicone-acrylics截然不同的机械、物理化学和光学特性。

对于某些涂层应用程序是很重要的开发聚合物玻璃化转变温度之间的差异的特征(Tg)和最低成膜温度,MFFT (Tg»MFFT)。在随机的情况下丙烯酸共聚物这种差异非常温和;EVA共聚物是一个例外,通常比Tg MFFT低得多。因为这个特性介绍了EVA共聚物在1980年代作为粘结剂在水性油漆生产低排放北欧市场。

同时,在过去的几十年做出巨大的努力与不同类型的创建各种聚合物形态。(1 - 6)粒子设计的想法引起了科学家们的注意,并成功开发了。目前,这种聚合物在水分散体系的形式或可粉末是由领先的制造商和商业上可用。多相聚合物在许多行业得到了重要的应用和在某些情况下负责独特,最终产品的特殊属性。

多相聚合物分散体

在经典的单程乳液聚合过程中,单体的事前准备的混合物添加表面活性剂的水溶液一步一步,引发剂和其他添加剂。因为相同的单体的内容提要,一个随机的共聚过程是有利的。不同的聚合物性质可以通过使用不同的单体在单体混合物和改变他们的内容添加到反应容器。另一种可能是影响分子量和聚合物颗粒大小范围。

如果聚合过程是在两个或两个以上的阶段进行差异化单体饲料,可以获得异构(经过)聚合物粒子具有不同单体组成的外部和内部零件。这个顺序聚合聚合物结构技术是一种强大的工具创建和允许分散体的制备,聚合物薄膜和涂料所需的平衡的物理,化学和机械性能。(7、8)乳剂的聚合过程中,两级和多级广泛化学文献中描述。(5、8、9)

通常情况下,在实验室规模,乳液聚合过程进行反应堆浸没在恒温槽的温度维持在60 - 80ºC和配备搅拌器,回流冷凝器,温度计,氮入口和滴液漏斗。异构晶格准备在聚合过程中不同单体组成的两个或两个以上的pre-emulsions和程度的功能。De-ionized水用作聚合介质在多步半连续过程pre-emulsion饲料。在短时间内成核的聚合物粒子,核心pre-emulsion混合物送入第一步。第一次和第二次提要之间暂停。阴离子乳化剂的浓度在第二pre-emulsion混合物降低为了避免生产的第二代粒子。(10)酸(功能)单体和链转移剂最好是添加到第二个(去年)pre-emulsion饲料。结束后最后一个提要反应系统维持在80ºC一小时减少残余单体含量。

最后的粒子形态是由单体加成的方法,极大地影响了它们的相对亲水性和兼容性。核壳物种是最著名的异质粒子;其他形态包括反向核壳、currant-buns,覆盆子,半月,confetti-like或multi-lobed结构。(11)经常“核壳”术语被用作通用名称为所有不同的异构,乳剂,粒子。

乳液的成膜性能和膜性能的聚合物粒子的形态密切相关。更有序的核壳共聚物,与随机物种,通常表现为更大的伸长和较低的抗拉强度。最低成膜温度(MFFT)是依赖于聚合物的玻璃化转变温度(Tg)壳。(7)

Low-Tg(平均值)异构共聚物坚硬外壳和软核,与类似随机的共聚物,可以很容易地在喷雾干燥过程中变成自由流动粉末作为水泥添加剂用于灵活的具体准备工作。(5、7、8)核壳形态的另一个概念是应用于涂料实践——共聚物软壳的特征和核心是非常有效的绑定在低voc或零voc油漆、清漆和贴膏药配方。(12)与随机丙烯酸物种,多相聚合物相对高Tg(良好的防粘连、硬度、低污垢拾音器)和相对较低的MFFT值(因此减少需要合并代理)。

异构共聚物应用程序

第一个工业应用开始在过去的二十年里,主要是在不溶解的内部和外部乳液涂料和水性和良好的防粘连性能瓷釉。一开始,较高的聚合物成本是一个限制。现在,由于技术的发展和产量的增加,核壳之间的价格差异和随机共聚物几乎可以忽略不计,和分离的聚合物更频繁地使用。考虑环境问题和VOC法规,无溶剂配方越来越重要,这意味着更多的可能性为核壳共聚物,即使在标准外观油漆和膏药。

实现良好的成膜性能的涂料或石膏,粘合剂MFFT必须足够低。粘合剂MFFT可以减少合并有机溶剂的加入。由于环境的限制,这不是一个建议的解决方案尽管一些合并代理并不视为挥发性有机化合物的仪器。MFFT低和Tg随机低聚合物中的应用是可行的,但这意味着涂料粘着性,可怜anti-blocking阻力和广泛的污垢拾音器。核壳共聚物开发克服这些缺点,目前,在某些应用领域,他们被更多的比好,实用聚合物tailored-made物种。核壳方法应用EVA共聚物,从而允许的可能性将困难阶段EVA引入软EVA阶段。(13)这些异构EVA MFFT低下的绑定,同时非常高Tg值适用于低排放分散颜料、瓷釉和膏药。

涂层的硬度和健壮性与粘结剂改善很大改变从同质异构。在某些情况下,这是不够的,和额外的固化性能。等原因功能,负责养护在干燥过程中,添加到核壳共聚物。(14)Lundsten林德伯格测试三个分散(随机,核壳和核壳+功能)软光泽室内涂料;附着力,耐擦洗泥土开裂和康尼锡的硬度核壳+功能版本非常好。一种新的色散被推荐用于分散颜料(内部和外部),填料和膏药。(14)

水性瓷釉,因为欧洲VOC的第二阶段(2010年),在过去五年发展非常快。相对较低的挥发性有机化合物,2010年限制15水性(130 g / L)和solventborne (300 g / L)系统一起可能更严格的方法在未来引发的新技术的发展和应用分离的共聚物作为粘结剂的新配方。结构化的共聚物,低Tg和膜的形成而导致一部分弹性高Tg部分提高硬度。16核壳结构负责优秀anti-blocking削减产品的属性。这是一个非常重要的因素对产品主要用于painting.7窗口框架和门

其他应用程序异构共聚物

乳剂的共聚物,主要是自由流动的形式可粉末,用作专业在一些干水泥成分产生灵活的迫击炮。这样的迫击炮的特点是突出弹性(低Tg聚合物核心),提高附着力(极性官能团主要分布在聚合物壳)和较低的水吸收(疏水效应)。(8、17、18)相似,low-Tg,多相聚合物粉末,作为原材料附加值,找到应用程序作为影响修饰符,flexibilizing代理在粉末涂料或有机粘结剂粉末粘188金宝搏bet官网合剂。(19)

其他快速发展多相聚合物应用领域是生物学、生物化学和医学。高度复杂的聚合物作为药物分子的纳米载体,使用催化剂和病毒。这种微乳液分散体系的应用潜力非常高。(3、4、22、23)核壳微乳液可能由两级聚合苯乙烯的半连续过程,丙烯酸酯和收益率高固体含量的衣康酸分散聚合物小颗粒的特征(低于30 nm)和高摩尔质量(超过2 x 106克/摩尔)。(4)核壳药物载体应用作为亲脂性的药物输送系统。抗癌药物的运输(all-trans视黄酸)封装在核壳纳米粒子进行了研究。(24)

纳米级聚合物壳含有防腐无机核心原材料非常有前途的防腐涂料配方。188金宝搏bet官网由于其体积小,壳分布均匀涂层,提高保护水平。(25)mini-emulsion聚合技术,在高剪切设备,用于纳米级聚合物粒子的制备包含颜料或填料核心。(26)非常好的亲水性或疏水性无机粒子可以由一个有机封闭外壳形成极其高效的颜料。

Nanocapsules合成了不同结构包含活跃的核心,用于纳米涂料具有高耐磨性和优越的耐候性。这个技术有巨大的工业潜力由于相对较低的成本和性能改善。(25)

核壳结构的概念已经成功地应用在纯无机化合物和含有无机核心和无机粒子壳准备和测试催化剂和在信息存储技术。(27日28)

领域进一步发展

对于非常特殊的应用程序,涂料必须非常努力,同时要灵活。这些属性可以获得使用核壳聚合物和一个额外的交联过程。物理干燥后,额外的交联过程可以开始获得的最终参数涂层。用于这样的一个典型的化学反应(14)或辐射固化步骤(6)可以使用。第一个额外的交联聚合物解决方案(典型的化学反应)是应用于工业实践。第二额外的养护机制(辐射固化),组成的一种新型混合动力系统可能会提出一些活性不饱和现象,具有核壳结构的共聚物接枝聚合物壳。

另一个潜在的重要的发展领域是包含无机纳米粒子的核壳形态。将纳米无机材料在高分子结构可能产生非常特殊的属性的新绑定或颜料和创建新的应用程序。k . Matyjaszewski的最近的工作小组金纳米粒子核心由交联聚合物壳是当前核壳技术成就的一个宝贵的例子。(29)无机粒子的核壳全领域,虽然,而高分子化学的范围和本文的主题,也是发展非常快,可能会导致新的催化剂、颜料和信息技术设备。

结论

水性聚合物的技术还非常有前途,发展迅速主要是因为环境的原因。越来越多特种聚合物产品从1990年代现在被看作是一个实用程序。使用聚合物与异构形态不仅在医学或特殊涂料,还在建筑行业,例如在高质量的外观油漆和膏药。

添加一个额外的多相聚合物固化机制允许可能获得特制的涂料,满足最具挑战性的要求。微乳液聚合和微乳液聚合有机-无机生成产品全新的属性。

本文提出了在行动的08年(涂料技术的进步),2008年11月,华沙,波兰。要了解更多信息,可以通过muminski@wp.pl联系作者。