微凝胶
一种具有分子内交联结构的聚合物微粒
微凝胶属于微米级的凝胶颗粒,是一种具有分子内交联结构的聚合物微粒,具有优良的加工性能和施工性能,可用来对涂料进行改性,增强漆膜的力学性能和耐久性。
简介
微凝胶(又称微胶)是一种正在发展的新型功能性聚合物,在改善漆膜流挂性和机械性能方面具有显著的优势,因此得到了越来越广泛的应用。早在1934年微凝胶就由Staudinger等人合成。Funke在微凝胶,特别是在反应性微凝胶方面做了大量理论和实验工作,用二乙烯基苯乙二醇二甲基丙烯酸酯的多官能单体进行乳液聚合,制成活性微凝胶,并给出了微凝胶的定义。之后人们经过多年的探索与研究,对微凝胶及其在涂料中的功能和相互作用机理有了更深刻的认识,并把微凝胶的定义修正为凡凝胶颗粒大小在1~1000nm之间,具有分子内交联结构的颗粒都称为微凝胶。微凝胶的大小与高相对分子质量线型聚合物相当,分子内是交联结构,与空间网状交联聚合物相似,有时其交联程度更高。
分类
根据微凝胶分子内部交联密度的不同,微凝胶可以分为硬质微凝胶和软质微凝胶两类。交联密度越高,微凝胶硬度越高;反之,微凝胶越柔软,趋向于线型聚合物。根据分子内及表面有无反应性基团,微凝胶又可以分为反应性微凝胶和非反应性微凝胶两类,其中以反应性微凝胶的研究最为活跃,应用最为广泛。我国相关文献报道也是反应性微凝胶居多。反应性微凝胶常见活性基团有双键、羟基、羧基、氨基和环氧基等。
制备方法
微凝胶的制备方法较多,常见的有以下几种方法:溶液聚合乳液聚合微乳液聚合无皂乳液聚合、非水分散聚合和沉淀聚合。聚合反应大多为自由基聚合,也有报道通过阴离子聚合制备微凝胶的方法。
通常情况下,微凝胶可通过反相乳液聚合(inverse emulsion polymerization)或者沉淀法(precipitation-based method)制备而成,但是这两种方法均存有缺陷,前者容易合成出性能不稳定的微凝胶,后者无法合成出特定尺寸的微凝胶。其他的合成途径是通过使用微流体装置制备数量众多的单体凝胶颗粒,期间需要在微米尺寸下控制流体速度,这样才能获得均匀的且尺寸小的初级凝胶滴。
特性及应用
微凝胶独特的分子结构赋予了其多方面优异的功能,可以显著改善涂料的流变性能,并增强涂膜各项性能。微凝胶还可以用于制备透湿性的防 水涂料,特别是在建筑涂料领域。微凝胶与乳胶树脂复配的涂料除了形成致密的涂膜以防止水分的渗透外,还可以使混凝土内的水分向外扩散,提高混凝土的强度。这种复配涂料具有良好的水蒸汽透过速度(MVTR),在加量适宜时又不影响涂膜的耐水性,并随微凝胶用量增加涂膜耐水性提高,但微凝胶用量超过16%,MVTR就迅速降低。另外,微凝胶还可以用来提高颜料分散的稳定性和耐化学品性,在铝粉漆中还可以很好地提高漆膜的流平性和铝粉的定向性。这种颗粒已在药物输送、细胞包覆、纳米反应器和生物传感器等研究领域中展现出了潜在的应用价值。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 16:45
目录
概述
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