Latex acrylic có khả năng liên kết chéo ở nhiệt độ môi trường: ảnh hưởng của mật độ liên kết chéo, nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh và sự khác biệt về nhiệt độ ứng dụng đến các tính chất cơ học

Polymer Bulletin - Tập 79 - Trang 1347-1366 - 2021
Hamidreza Parsimehr1, Shahla Pazokifard1
1Color and Surface Coatings Group, Polymer Processing Department, Iran Polymer and Petrochemical Institute (IPPI), Tehran, Iran

Tóm tắt

Nghiên cứu này tập trung vào các tính chất cơ học của polymer latex acrylic có khả năng liên kết chéo ở nhiệt độ môi trường, được tổng hợp qua phản ứng trùng hợp nhũ tương bán liên tục. Nhiều tổ hợp monome khác nhau, bao gồm các acrylate phổ biến và diacetone acrylamide (DAAM), đã được sử dụng để chuẩn bị các polymer chức năng. Monome DAAM có khả năng liên kết chéo ở nồng độ 0.5, 1, 2 và 3 wt% trong số các monome, cùng với các nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh lý thuyết ở 5 °C và 15 °C (như là các nhiệt độ đại diện dưới nhiệt độ ứng dụng) được xem xét trong việc thiết kế các nhũ tương khác nhau. Adipic dihydrazide được thêm vào nhũ tương như một tác nhân liên kết chéo với tỷ lệ stoichiometric. Các hỗn hợp sau đó được áp dụng lên các tấm và để khô ở 25 °C. Các phương pháp quang phổ ATR-FTIR và NMR, cũng như phân tán ánh sáng động (DLS) đã được sử dụng để đặc trưng hóa các latex. Kết quả DLS cho thấy sự ổn định lưu trữ của các hỗn hợp bao gồm latex và tác nhân liên kết chéo trong cùng một bình thậm chí sau 2 tháng. Hiệu suất cơ học của phim khô đã được đánh giá thông qua các phép đo độ cứng và khả năng chống mài mòn, phân tích nhiệt động học cơ học, và phân tích ứng suất-căng thẳng. Các đánh giá cơ học cho thấy rằng tỷ lệ phần trăm DAAM cao hơn trong tổng hợp polymer không nhất thiết dẫn đến sự cải thiện cơ học, và sự khác biệt giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh (Ta–Tg) trong quy trình hình thành phim có vai trò quan trọng hơn mật độ liên kết chéo của các phim khô đối với hiệu suất cơ học của các phim latex.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Limousin E, Rafaniello I, Schäfer T, Ballard N, Asua J (2020) Linking film structure and mechanical properties in nanocomposite films formed from dispersions of cellulose nanocrystals and acrylic latexes. Langmuir 36:2052–2062. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b03861 Gromer A, Thalmann F, Hébraud P, Holl Y (2017) Simulation of vertical surfactant distributions in drying latex films. Langmuir 33:561–572. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b03913 Mesic B, Cairns M, Järnstrom L, Guen M, Parr R (2019) Film formation and barrier performance of latex based coating: impact of drying temperature in a flexographic process. Prog Org Coat 129:43–51. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.12.025 Yow H, Goikoetxea M, Goehring L, Routh A (2010) Effect of film thickness and particle size on cracking stresses in drying latex films. J Colloid Interface Sci 352:542–548. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2010.08.074 Voogt B, Huinink H, Erich S, Scheerder J, Venema P, Keddie J, Adan O (2019) Film formation of high Tg latex using hydroplasticization: explanations from NMR relaxometry. Langmuir 35:12418–12427. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b01353 Soleimani H, Bagheri R, Asadinezhad A (2019) Effect of silica nanoparticles on surface properties, particle size, and distribution of poly (methyl methacrylate-co-butyl acrylate-co-acrylic acid) synthesized by in situ emulsion polymerization. Prog Org Coat 129:278–284. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.01.019 Ugur S, Sunay MS (2016) Investigation of particle size effect on film formation of polystyrene latexes using fluorescence technique. Colloids Surf A Physicochem Eng Asp 510:283–292. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2016.07.072 Gurney R, Morse A, Siband E, Dupin D, Armes S, Keddie J (2015) Mechanical properties of a waterborne pressure-sensitive adhesive with a percolating poly(acrylic acid)-based diblock copolymer network: effect of pH. J Colloid Interface Sci 448:8–16. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2015.01.074 Martín-Fabiani I, Makepeace D, Richardson P, Haye J, Venero D, Rogers S, D’Agosto F, Lansalot M, Keddie J (2019) In situ monitoring of latex film formation by small-angle neutron scattering: evolving distributions of hydrophilic stabilizers in drying colloidal films. Langmuir 35:3822–3831. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b04251 Sun P, Li Y, Liu D, Sun S, Zhao K (2005) Effect of initiator on morphology in poly(vinyl acetate)/polystyrene and poly(butyl acrylate)/polystyrene composite latexes. Polym Bull 55:323–332. https://doi.org/10.1007/s00289-005-0443-9 Machotova J, Podzimek S, Kvasnicka P, Zgoni H, Snuparek J, Cerny M (2016) Effect of molar mass on film-forming properties of self-crosslinking latexes based on structured acrylic microgels. Prog Org Coat 92:23–28. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2015.12.003 Wahdat H, Gerst M, Rückel M, Möbius S, Adams J (2019) Influence of delayed, ionic polymer cross-linking on film formation kinetics of waterborne adhesives. Macromolecules 52:271–280. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.8b01870 Elizalde L, Mendoza J, Ledezma-Rodríguez R, Treviño M, Mondragon M (2020) Synthesis of butyl acrylate–styrene–TMI latexes and their application as water-based coatings. J Coat Technol Res 17:911–919. https://doi.org/10.1007/s11998-020-00325-4 Parvate S, Mahanwar P (2019) Insights into the preparation of water-based acrylic interior decorative paint: tuning binder’s properties by self-crosslinking of allyl acetoacetate - hexamethylenediamine. Prog Org Coat 126:142–149. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.10.014 Yang X, Qiu L, Shen Y, Wang C, Li P (2020) Preparation and properties of a novel waterborne fluorinated polyurethane–acrylate hybrid emulsion modified by long aliphatic chains. Polym Bull 77:2249–2267. https://doi.org/10.1007/s00289-019-02858-0 Danková M, Kalendová A, Machotová J (2020) Waterborne coatings based on acrylic latex containing nanostructured ZnO as an active additive. J Coat Technol Res 17:517–529. https://doi.org/10.1007/s11998-019-00302-6 Sunay MS, Uğur Ş, Pekcan Ö (2019) Fluorescence and photon transmission techniques for studying film formation from PS/GO nanocomposites. Polym Bull 77:3061–3077. https://doi.org/10.1007/s00289-019-02897-7 Cazotti J, Salvato R, Alves G, Moreira J, Santos A (2019) Effect of clay type on the properties of hybrid latexes of poly(vinyl acetate) and montmorillonite prepared via surfactant-free emulsion polymerization. Polym Bull 76:6305–6325. https://doi.org/10.1007/s00289-019-02708-z Fotoohi F, Salimi A, Bouhendi H, Kabiri K (2019) Investigation of the mechanical and thermal properties of reactive AAEM-co-MMA adhesive. Polym Bull. https://doi.org/10.1007/s00289-019-03043-z Li P, Wang S, Zhou S (2020) Film formation behavior and mechanical properties of one-component waterborne crosslinkable polysiloxane/fumed silica nanocomposite coatings. Prog Org Coat 147:105870. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.105870 Berce P, Skale S, Razboršek T, Slemnik M (2017) Influence of coalescing aids on the latex properties and film formation of waterborne coatings. J Appl Polym Sci 134:45142. https://doi.org/10.1002/app.45142 Fu J, Abbett R, Fares H, Schlenoff J (2017) Water and the glass transition temperature in a polyelectrolyte complex. ACS Macro Lett 6:1114–1118. https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.7b00668 Coates J (2006) Interpretation of infrared spectra, a practical approach. In: Encyclopedia of analytical chemistry. Wiley, New York, pp 1–23 Okhifo A, Ndukwe GI, Jack IR, Abayeh OJ (2019) Synthesis and antimicrobial evaluation of some simple phenylhydrazones. J Chem Soc Niger 44:332–340 Kessel N, Illsley D, Keddie J (2008) The diacetone acrylamide crosslinking reaction and its influence on the film formation of an acrylic latex. J Coat Technol Res 5:285–297. https://doi.org/10.1007/s11998-008-9096-6 Nguyen T, Nguyen T, Vu D, Dinh D, Nguyen A, Ly T, Dao P, Nguyen T, Bach L, Thai H (2020) Modification of titanium dioxide nanoparticles with 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate silane coupling agent. J Chem. https://doi.org/10.1155/2020/1381407 Pazokifard S, Mirabedini SM, Esfandeh M, Farrokhpay S (2012) Fluoroalkylsilane treatment of TiO2 nanoparticles in difference pH values: characterization and mechanism. Adv Powder Technol 23:428–436. https://doi.org/10.1016/j.apt.2012.02.006 Samimi S, Maghsoudnia N, Eftekhari RB, Dorkoosh F (2019) Chapter 3-Lipid-based nanoparticles for drug delivery systems, In: Characterization and biology of nanomaterials for drug delivery, nanoscience and nanotechnology in drug delivery, micro and nano technologies. Elsevier, pp 47–76 Machotova J, Zarybnicka L, Bacovska R, Vrastil J, Hudakova M, Snuparek M (2016) Self-crosslinking acrylic latexes with copolymerized flame retardant based on halogenophosphazene derivative. Prog Org Coat 101:322–330. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2016.09.007 Zhao W, Duan L, Zhang B, Ren X, Gao G (2017) Tough and ultrastretchable hydrogels reinforced by poly(butyl acrylate-co-acrylonitrile) latex microspheres as crosslinking centers for hydrophobic association. Polymer (Guildf) 112:333–341. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2017.02.032 Córdoba C, Collins S, Passeggi M, Vaillard S, Gugliotta L, Minari R (2018) Crosslinkable acrylic-melamine latex produced by miniemulsion polymerization. Prog Org Coat 118:82–90. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.01.013 Gao W, Li C, Li J, Zhang Q, Wang N, Abdel-Magid B, Qu X (2019) Effect of the crosslinking agent content on the emulsion polymerization process and adhesive properties of poly(N-butyl acrylate-co-methacrylic acid). J Adhes Sci Technol 33:2031–2046. https://doi.org/10.1080/01694243.2019.1625852 Grishchuk S, Mbhele Z, Schmitt S, Karger-Kocsis J (2011) Structure, thermal and fracture mechanical properties of benzoxazine-modified amine-cured DGEBA epoxy resins. Express Polym Lett 5:273–282. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2011.27