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乳膠漆自由基聚合反應

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自由基聚合(free radical polymerization)為用自由基引發,使鏈增長(鏈生長)自由基不斷增長的聚合反應。又稱游離基聚合。加成聚合反應,絕大多數是由含不飽和雙鍵的烯類單體作為原料,通過打開單體分子中的雙鍵,在分子間進行重復多次的加成反應,把許多單體連接起來,形成大分子。它主要應用于烯類的加成聚合。最常用的產生自由基的方法是引發劑的受熱分解或二組分引發劑的氧化還原分解反應,也可以用加熱、紫外線輻照、高能輻照、電解和等離子體引發等方法產生自由基。

乳膠漆用于交聯的活性基團特性各異,因而引入的量也各不一樣。一般而言,環氧基可加入丙烯酸縮水甘油酯引入;羧酸通過加入丙烯酸引入。加入丙烯酸羥烷基酯或甲基丙烯酸烴烷基酯,則可引入適量的烴基。這類單體有很多,其中最常用的有丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸羥丙酯等。極性基團的其他功能性單體還有丙烯酰胺或具有烷基的丙烯酰胺衍生物。
乳膠漆用丙烯酸樹脂一般是指丙烯酸、甲基丙烯酸及它們的酯類和一些乙烯單體的共聚樹脂,主要化學反應為加成聚合反應。工業制備粉末涂料用丙烯酸樹脂目前主要采用自由基聚合的方式。乳膠漆自由基聚合反應主要由三個階段組成:
1.鏈引發:首先通過光、熱或氧化還原等方法,從引發劑產生自由基。接著,這一自由基與丙烯酸類或甲基丙烯酸類及其他乙烯類單體起加成反應,生成一個新的自由基。
2.鏈增長
鏈引發后所形成的這一新的自由基繼續與另一個乙烯類單體反應,生成一個較長鏈節的自由基-鏈自由基。如此繼續下去,使聚合物的鏈不斷增長,由此形成高分子聚合物。
乳膠漆聚合物生成過程中,單體和自由基不斷地進行反應,其總的反應速率取決于自由基與各種單體反應的速率。自由基的產生及消失,導致聚合物的鏈引發、增長及終止。這樣一來,在整個反應體系中就會有幾種不同的鏈增長反應以不同的速率進行著,從而影響著共聚物中單體的排列方式。


乳液聚合是可用于某些自由基聚合反應的一種獨特的方法,它涉及以乳液形式進行的單體的聚合反應。它是指單體在乳化劑和機械攪拌作用下,在分散介質中分散成乳狀液而進行的聚合反應。乳液聚合體系的組成比較復雜,一般是由單體、分散介質、引發劑、乳化劑四組分組成。經典乳液聚合的單體是油溶性,分散介質通常是水,選用水溶性引發劑。當選用油溶性單體時,則分散介質為有機溶劑,引發劑是油溶性的,這樣的乳液體系稱為反相乳液聚合。

近幾年內典型的乳液聚合法在理論上獲得了很大進展,由Harkins,Smith和Ewart等人建立了乳液聚合機理和動力學模型,同時也有很多學者提出了殼層或核-殼層模型等一些有參考價值的理論。同時在乳液聚合技術方面也在不斷發展和創新,出現了許多新的乳液聚合方法,如水溶性單體的反相乳液聚合,核殼乳液聚合,無皂乳液聚合,乳液定向聚合,乳液輻射聚合,乳液接枝共聚合及種子乳液聚合等,為乳液聚合技術領域提供了豐富的新內容,使乳液聚合在高分子合成工業應用更為廣泛。

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