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1.3 改性核壳结构的水性丙烯酸酯
为进一步提高核壳结构的水性丙烯酸酯的综合性能，扩大其应用范围。我们可以采用增加交联剂的方式改变其性能。通过双丙酮丙烯酰胺(DAAM)改性、金属离子改性、N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)改性、环氧树脂改性和聚氨酯复合改性等都是很有效的方法。
本实验中，主要研究双丙酮丙烯酰胺(DAAM)改性、金属离子改性、N-甲基丙烯酰胺(NMA)改性的方法对核壳结构的水性丙烯酸酯进行改性。交联后，预期可以大大提高核壳结构的水性丙烯酸酯涂膜的硬度、耐水、耐老化、耐溶剂性能等。随着人类生活质量和环保意识的不断提高, 发展核壳结构的水性丙烯酸酯就变得尤为重要。核壳结构的水性丙烯酸酯涂料以其自身优异的性能, 正逐渐取代传统的溶剂型涂料, 在塑料、木材、金属、建筑以及装饰等领域得到更为广泛的应用。今后除了发展核壳结构的水性丙烯酸酯涂料外, 还应该加强对高固含量和粉末状水分散型丙烯酸酯的研究。总之, 节能高效、持久力长、环境友好是今后核壳结构的水性丙烯酸酯发展的主要趋势。
1.3.1 交联剂简介
交联剂是能在线型分子间起架桥作用从而使多个线型分子相互键合交联成网络结构的物质，促进或调节聚合物分子链间共价键或离子键形成的物质。交联剂常是分子中含多个官能团的物质，如有机二元酸、多元醇等；或是分子内含有多个不饱和双键的化合物，如双丙酮丙烯酰胺等。可同单体一起投料，待缩聚（或聚合）到一定程度发生交联，使产物变为不溶的交联聚合物；也可在线型分子中保留一定数量的官能团（或双键），再加入特定物质进行交联。因为高分子材料的分子结构就像一条条长的线，没交联时强度低，易拉断，且没有弹性，交联剂的作用就是在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，这样提高材料的强度和弹性。
(1) 双丙酮丙烯酰胺
双丙酮丙烯酰胺作为一种新型的乙烯基单体, 与其它乙烯基单体共聚后可向聚合物引入酮羰基, 利用酮羰基活泼的化学性质, 可使聚合物发生交联接枝等反应, 因而在聚合物改性方面有重要意义。在这方面国外也有一些研究,但不是很多, US4022743和US366349等专利中都有叙述。
双丙酮丙烯酰胺分子式为：CH =CHCONHC(CH ) CH COCH , 极易与丙烯酸酯类单体发生共聚,得到分子中含有酮羰基的丙烯酸酯乳液。酮碳基与肼及其衍生物很容易发生脱水缩合, 形成腙类化合物。因此, 将含酮羰基的丙烯酸酯乳液和含肼基化合物水分散体混合后, 在成膜过程中, 酮羰基与肼基发生交联反应,得到一种交联型丙烯酸酯乳液，以更好的提高聚丙烯酸酯各项性能。
(2) N-羟甲基丙烯酰胺
用作核壳结构的丙烯酸酯乳液的交联单体。对含羧基的丙烯酸酯乳液压敏胶用量为总单体质量的1%-2%，若超过3%则初黏力就会大大降低。对于不含羧基的乳液胶黏剂，一般用量不超过5%。单独使NMA交联反应温度较高，一般为120-170℃，加入质子型催化剂可降低交联温度。丙烯酸(AA)既能提供氢质子，又能与丙烯酸酯共聚，因此NMA以与AA组成复合交联剂使用，用量以3:2为佳。交联剂HA可代替N-羟甲基丙烯酰胺，且不含甲醛。贮存于阴凉、通风、干燥的库房内，贮存期3个月。室温下存放长时间也能自聚，自聚后便不溶于水，不能再使用。
1.3.2 不同交联方式改性核壳结构的水性丙烯酸酯
(1) NMA改性核壳结构的水性丙烯酸酯
N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)由于其强烈亲水性，在核壳结构的水性丙烯酸酯乳液制备过程中,易发生水相均聚而使体系失稳。采用分别滴加主单体和NMA的方法或在配方中加入适量的丙烯酸,可使聚合稳定性提高。分子间的脱水过程发生在NMA的羟甲基与N上的氢原子之间, 加人丙烯酸(AA)，由于H 与羟甲基上-OH的结合, 使得亚甲基更易取代酰胺上的氢，则可使交联反应速度增加3倍。丙烯酸(AA)既能提供氢质子，又能与丙烯酸酯共聚，因此NMA以与AA组成复合交联剂使用，用量以3:2为佳。