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第 7 期 李培枝，等: 钛氟聚丙烯酸酯乳液的性能及应用 ·1235·

丙烯酸酯系有机化工原料，以其制得的聚合物 进行了考察。本文采用低表面能含氟单体，构造了
具有耐热、耐水、耐紫外光等性能，可用于涂料、 低能表面，又引入纳米 TiO 2 增加了涂膜表面粗糙度，
粘合剂、皮革、化纤、造纸、印刷等行业。目前， 最终实现了对基体的高效防水防油目标。
中国已经成为世界聚丙烯酸酯需求发展潜力最大的
1 实验部分
市场之一。但因具有加工性能差、胶料易粘辊、流
速慢、耐寒性差、不耐酸碱、盐溶液以及有机极性 1.1 试剂及仪器
溶剂、室温下弹性及耐磨性差、电性能差等缺点， 钛酸四丁酯（TBOT）、全氟辛基乙基丙烯酸酯
故其性能有待进一步改善。 （FM）、冰醋酸,上海阿拉丁试剂有限公司；-甲基
目前，可用于改性聚丙烯酸酯乳液的无机纳米粒 丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（KH570），南京裕德恒
子主要有二氧化硅（SiO 2） [1-5] 、二氧化钛（TiO 2） [6-7] 、 精细化工有限公司；甲基丙烯酸甲酯（MMA），天
[8]
黏土 、蒙脱土（MMT） [9-11] 、石墨烯 [12-13] 、氧化 津市福晨化学试剂厂；丙烯酸丁酯（BA），天津市
锌（ZnO） [14] 等。其中，纳米二氧化钛是具有屏蔽 河东区红岩试剂厂；甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DM），
紫外线功能和产生颜色效应的一种透明物质。除了 天津市化学试剂六厂；N,N-二甲基甲酰胺（DMF），
具备无机纳米粒子共有的特性外，还有光触媒作用， 上海金贸泰化工有限公司；偶氮二异丁腈（AIBN），
可以在太阳光照射下催化分解甲醛等小分子有机 上海山浦化工有限公司；过硫酸钾（KPS），广州蜀
物、氮的氧化物等对人体有害的物质。因此，将纳 晨化工有限公司，以上试剂均为 AR，直接使用，实
米二氧化钛应用到聚丙烯酸酯乳液中，不仅可以增 验用水为去离子水。
强乳胶膜的使用性能，还具有净化空气、分解甲醛、 Vector-22 型傅立叶变换红外光谱（KBr 涂膜
抗菌杀菌 [15] 等独特作用。但由于纳米二氧化钛颗粒 法），德国 Bruker 公司；TGA Q500 型热重分析仪〔氮
的比表面积大，表面能高，与丙烯酸酯聚合物的相 气氛围下（50 mL/min），温度范围从室温到 650 ℃，
容性差，极易发生团聚，为其实际应用带来较大困 升温速率为 10 ℃/min〕，美国 TA 公司；H7650 型扫
难 [16-17] 。因此，如何提高纳米二氧化钛在丙烯酸酯 描电子显微镜，日本 Hitachi 公司；JC2000C1 接触
聚合物中的分散性，成为当前迫切需要解决的问题。 角测定仪，瑞典 FIBRO 公司；5400 型原子力显微
本文采用无皂乳液聚合法，先将全氟辛基乙基 镜，H600A-Ⅱ型透射电子显微镜，江南光学仪器厂；
丙烯酸酯（FM）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯 UV-2550 型紫外-可见分光光度计，日本 Shimadzu
酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）共 公司。
聚生成预聚体，再与钛酸丁酯（TBOT）在酸性条件 1.2 反应路线
下通过-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（KH-570） KH-570 水解后改性前驱体 TBOT 的路线如下
改性，生成的改性纳米 TiO 2 在水相中进行自由基聚 所示，反应过程中 TBOT 首先会水解形成表面带有
合，制得了稳定的活性纳米 TiO 2 改性含氟聚丙烯酸 羟基的纳米 TiO 2 ，同时 KH-570 遇水发生水解反应
酯复合乳液。通过红外光谱（FTIR）、原子力显微 也会生成羟基，并与表面带有羟基的纳米 TiO 2 表面
镜（AFM）及接触角测量仪测定了共聚物的结构及 的羟基发生缩合反应，使其表面性质由无机表面转
性能，并用做纸张表面施胶剂，对其防水防油性能 变为有机表面。

纳米 TiO 2 /含氟聚丙烯酸酯复合乳液的聚合反 改性纳米 TiO 2 在水性引发剂 KPS 作用下发生共聚
应路线如下所示，MMA、BA、FM、DM 首先反应 反应，合成纳米 TiO 2 /含氟聚丙烯酸酯无皂乳液。
生成预聚体，再与经 KH-570 与 TBOT 反应生成的