偏氯乙烯-丙烯酸酯乳液聚合及其性能研究

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聚偏二氯乙烯(PVDC)是众所周知的一种对氧、水蒸气和其他气体具有优异阻隔性能的材料。PVDC还具有高韧性、良好的热收缩性、优异的化学稳定性和密封性能。目前,聚偏二氯乙烯可广泛应用于食品、医药、军事等领域。但由于其热稳定性较差,导致其难以加工,所以常常需要引入其它单体进行共聚,来改善其性能。不同的共聚单体会赋予PVDC不同的性能,本论文采用丙烯酸酯作为共聚单体,十二烷基硫酸钠(SDS)、OP-10为乳化剂,过硫酸钾(KPS)、亚硫酸氢钠(NaHSO3)为氧化还原引发剂,碳酸钠(Na2CO3)为pH缓冲剂,通过乳液聚合制备出了系列偏氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和胶膜,并通过改变偏氯乙烯的含量、丙烯酸酯的组成、引入功能性单体对其进行改性,对所制备的共聚物的性能进行了研究,具体的研究内容分为以下几个方面:(1)随着乳化剂含量的增加,共聚乳液的粒径、表面张力减小,Zeta电位值增大,乳液的稳定性变好。通过对乳化剂配比的研究,得出SDS:OP-10=3:1,含量为3%时,乳液的各项性能较好。(2)向共聚体系中分别引入MA、MMA、BA、EHA、AN共聚单体,并对其乳液性能进行考察发现,可以得出VDC-MA的共聚乳液的粒径、表面张力较小,Zeta电位值较大,乳液的稳定性更好,不同共聚单体的引入都起到了降低聚合物熔点的作用,改善了共聚物的可加工性,对共聚胶膜的性能研究发现,VDC-MA共聚物的结晶度较高,胶膜更加致密,吸水率较低,接触角较大,耐水性能较好。不同单体的引入都起到了改善共聚物力学性能的作用,其中软单体BA的效果较好。(3)通过改变VDC与MA的配比发现随着VDC含量增加,乳液的粒径、表面张力变小,Zeta电位值变大,乳液更稳定,其中VDC90%、MA10%的乳液最稳定,VDC含量增加,共聚物的结晶度变高,胶膜更加致密,吸水率变低,接触角变大,耐水性能较好,但胶膜的质地变脆,力学性能变差,所以VDC含量不宜过高,VDC含量为90%、MA10%时,共聚物的各项性能较好。(4)向VDC-MA共聚体系中分别引入功能单体AA、AN、乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)发现随着AA含量的增加,乳液的表面张力减小,共聚物的熔点降低,胶膜的韧性增强,改善了乳液的成膜性能,适量的AA可以增强乳液的稳定性,改善共聚物的可加工性和力学性能。一定量的AN可以减小乳液的表面张力,降低共聚物的熔点,改善了其可加工性,胶膜的延展性得到增强,AN的加入对共聚物的成膜性能得到了改善,使PVDC的韧性变好,力学性能得到了提高。通过向VDC-MA、VDC-BA共聚体系中引入功能性单体VTEO,发现随着的有机硅引入降低了乳液的表面张力,胶膜的吸水率减小,疏水性能增强,胶膜变得更加致密,改善了共聚物的耐水性能,降低了共聚物的熔点,改善了其可加工性。(5)通过透氧测试得出随着VDC含量的增加,共聚物胶膜的氧气透过率减小,PVDC的阻隔性能增强,BA、AA、AN的引入使胶膜的氧气透过率有所升高,但也保持了其基本的阻隔性能,功能性单体VTEO的引入使胶膜的氧气透过率降低,共聚物的阻隔性能增强。将具有良好的阻隔性能的PVDC乳液涂布于淀粉餐盒表面,使乳液在餐盒表面形成了一层致密的、平滑的、具有良好阻隔性能的膜,使其具有良好的防水、防油性能,也可使食物不易粘附于其表面,起到美观的作用,表现出了良好的应用特性,具有PVDC涂层的淀粉餐盒,使用更加方便,防渗漏性得到了改善。
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