室溫自交聯(lián)型丙烯酸樹脂-殼聚糖衍生物復(fù)合乳液的制備及涂膜性能.pdf

1、殼聚糖、羧甲基殼聚糖作為甲殼素重要的衍生物的天然活性高分子，具有來源廣泛、安全無毒、生物相容性、微生物降解性等特點(diǎn)，其分子鏈中存在一定活性氨基，奠定了對其化學(xué)改性或參與化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)。本課題通過乙烯基單體與功能單體乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)的自由基共聚，在丙烯酸樹脂分子鏈中引入一定量的AAEM單體單元，形成側(cè)鏈含活性羰基的丙烯酸樹脂乳液，并添加一定量的低聚殼聚糖（COS）或羧甲基殼聚糖（CMC），形成系列丙烯酸樹脂-殼聚糖衍生

2、物復(fù)合乳液，制備丙烯酸樹脂-殼聚糖衍生物為交聯(lián)體系的室溫自交丙烯酸樹脂；通過分析測試涂膜相關(guān)基本性能，探討交聯(lián)體系對涂膜物化性能的影響，旨為制備新型丙烯酸樹脂探索技術(shù)思路和方法。
　　本課題首先在以丙烯酸甲酯（MA）、甲基丙烯酸（MAA）和丙烯酸丁酯（BA）為主單體進(jìn)行自由基乳液聚合，考察了丙烯酸樹脂乳液聚合過程中的工藝、條件以及乳化劑和引發(fā)劑對聚合物乳液及涂膜的性能影響。確定了合成丙烯酸樹脂乳液的最佳工藝，以MA、MAA、BA為

3、基本的單體原料，先進(jìn)行預(yù)乳化，然后采用生成種子乳液的乳液聚合工藝，參數(shù)具體如下：m單體:m水=2:3；采用K-12和OS-15為復(fù)合乳化劑，乳化劑總用量占單體質(zhì)量的3％，且mK-12:mOS-15=2:1；引發(fā)劑過硫酸銨用量占單體總質(zhì)量的0.5%；攪拌速度300 r/min。
　　其次，采用纖維素酶降解殼聚糖，制備出重均相對分子質(zhì)量分別為923、1127、1394、1497 Da的COS。在以MA、MAA和BA為主單體進(jìn)行自由基乳

4、液聚合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將功能單體AAEM引入丙烯酸樹脂分子鏈中，在制備的丙烯酸樹脂乳液中添加COS，形成以AAEM-COS為交聯(lián)體系的室溫自交聯(lián)型低聚殼聚糖-丙烯酸樹脂復(fù)合乳液。采用紅外（FT-IR）光譜表征了樹脂薄膜中的交聯(lián)結(jié)構(gòu)；探索了AAEM-COS交聯(lián)體系中COS相對分子質(zhì)量、COS用量、AAEM用量對樹脂薄膜吸水性、耐溶劑性、力學(xué)性能的影響規(guī)律；并分析了AAEM-COS交聯(lián)體系對涂膜玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、樹脂薄膜熱分解的表觀活化

5、能的影響。結(jié)果表明：AAEM中的羰基與COS中的活性氨基發(fā)生了脫水縮合反應(yīng)。AAEM-COS交聯(lián)體系能改善復(fù)合薄膜的吸水性和耐溶劑性，大幅度提高抗張強(qiáng)度，顯著增加玻璃轉(zhuǎn)化溫度。COS相對分子質(zhì)量越小，所得涂膜的吸水率越高，耐溶劑性越強(qiáng)，抗張強(qiáng)度越大；當(dāng)COS用量為3%時(shí)，制備的涂膜具有較好吸水能力、耐溶劑性、力學(xué)性；在丙烯酸樹脂中AAEM的用量為4%時(shí)，涂膜的綜合性能較好。當(dāng)COS相對分子質(zhì)量為923 Da、功能單體用量為4%，COS用

6、量為3%時(shí)，AAEM-COS交聯(lián)體系能夠顯著提高涂膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，交聯(lián)后涂膜Tg提高24.89℃；交聯(lián)前后涂膜熱分解的表觀活化能分別為E0=182.41 kJ/mol， E1=119.19 kJ/mol，引入AAEM-COS體系，能降低復(fù)合涂膜的熱分解表觀活化能。
　　通過殼聚糖羧甲基化反應(yīng)，制備取代度分別0.63、0.78、0.92、1.21的CMC。在含有功能單體AAEM的丙烯酸樹脂乳液中引入一定量的CMC，制備以AAEM

7、-CMC為交聯(lián)體系的室溫自交聯(lián)丙烯酸樹脂-羧甲基殼聚糖復(fù)合乳液。采用紅外（FT-IR）光譜表征樹脂薄膜中的交聯(lián)結(jié)構(gòu)；探索CMC取代度、CMC用量、AAEM用量對樹脂薄膜吸水性、耐溶劑性、力學(xué)性能的影響規(guī)律，分析AAEM-CMC交聯(lián)體系對涂膜玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、樹脂薄膜熱分解的表觀活化能的影響。結(jié)果表明：AAEM中的羰基與CMC中的活性氨基在室溫下發(fā)生了脫水縮合反應(yīng)。CMC取代度為0.92時(shí)，所得涂膜的吸水率，耐溶劑性，力學(xué)性能最好；