影響丙烯酸酯樹脂相對分子質(zhì)量的因素研究

邵衛(wèi)東

摘 要：隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷提升和對各項(xiàng)技術(shù)研究的不斷深入，丙烯酸酯樹脂相對分子質(zhì)量的研究水平也在不斷提升。用溶液聚合法進(jìn)行丙烯酸酯合成樹脂，采用凝膠滲透色譜法對樹脂的數(shù)均分子量進(jìn)行測定。本文主要通過對影響丙烯酸酯樹脂相對分子質(zhì)量的因素研究，對單體濃度、聚合器反應(yīng)溫度、引發(fā)劑濃度等各項(xiàng)因素對相對分子大小的影響進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：丙烯酸酯樹脂；相對分子質(zhì)量；影響因素

中圖分類號(hào)：TQ031 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著技術(shù)的提升和性能研究的不斷深入，丙烯酸樹脂作為透明板材和有機(jī)玻璃制品、醫(yī)用的高分子材料等獲得了廣泛的應(yīng)用，丙烯酸酯具有良好的低溫性能和光學(xué)性能，同時(shí)在具體應(yīng)用中具有較強(qiáng)的粘附性和穩(wěn)定性。分子量大小不同的丙烯酸酯樹脂決定它不同的性能和適用范圍，所以針對影響丙烯酸酯樹脂相對分子質(zhì)量的因素研究對其具體應(yīng)用具有重要意義。

一、丙烯酸樹酯基本簡介

（一）丙烯酸樹脂的應(yīng)用

丙烯酸樹脂是通過丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯通過自由基的聚合反應(yīng)而生成的聚合物或者其他烯類單體生成的共聚物。丙烯酸樹脂的分子結(jié)構(gòu)中擁有眾多的不飽和鍵，所以該分子產(chǎn)品具有良好的耐污染性和耐腐性等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在抗老化、耐熱性、耐水性和耐酸堿性等方面也具有良好的表現(xiàn)。目前，丙烯酸樹酯的應(yīng)用范圍正在不斷的擴(kuò)大，包含有機(jī)玻璃制品、透明板材和醫(yī)用材料等等。

（二）丙烯酸酯樹脂的分子量控制

決定著丙烯酸酯樹脂性能的重要指標(biāo)就是平均分子量大小，分子量的大小直接關(guān)系到樹脂的產(chǎn)品質(zhì)量。從聚合反應(yīng)物的通性來看，產(chǎn)品的分子量大，樹脂的物理性能良好，在保證產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、延展率等方面一般都以大分子的樹脂為最佳。但從丙烯酸酯樹脂廣泛的應(yīng)用范圍來看，不能一味的追求分子的大質(zhì)量。丙烯酸酯樹脂分子量的大小會(huì)直接影響到產(chǎn)品涂料配方的設(shè)計(jì)和涂抹的性能，一般來看，分子量越大的樹脂產(chǎn)品，黏性就越強(qiáng)，從對產(chǎn)品的稀釋到施工粘貼的過程中，產(chǎn)品的固體含量必然會(huì)降低。從涂料的固體成分來說，適用分子量較小的樹脂效果最佳，因?yàn)檫@種情況時(shí)分子量越小產(chǎn)品的黏性就越低，另一方面，對耐久性和機(jī)械性能要求高的產(chǎn)品，對分子量的要求則是越高越高，這顯然是矛盾的，所以在配方設(shè)計(jì)的時(shí)候，要注重兩者效果和性能的平衡。

當(dāng)用丙烯酸酯樹脂作膠粘劑用途時(shí)，樹脂分子量的大小對膠粘劑的黏性和剝離強(qiáng)度都具有一定影響。樹脂的分子量越大，膠粘劑的黏性和剝離強(qiáng)度就越大。但從另一角度來看，分子量越大的膠粘劑黏度就越大，不利于膠粘劑噴涂使用，限制了膠粘劑的使用范圍。所以，在具體的應(yīng)用中，要對丙烯酸酯樹脂的分子量大小進(jìn)行合理的控制，以滿足不同類型的需求。

二、研究丙烯酸酯樹脂相對分子質(zhì)量影響因素的實(shí)驗(yàn)過程

用溶液聚合法制備丙烯酸酯樹脂的過程中，對樹脂分子量大小的影響因素很多，例如反應(yīng)的溫度、引發(fā)劑的量、單體量和溶劑等等，本文將采用凝膠滲透色譜法對樹脂分均分子大小進(jìn)行測定，對各項(xiàng)因素對分子質(zhì)量的影響規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究，為丙烯酸酯樹脂的具體應(yīng)用提供分子量大小控制的相關(guān)理論依據(jù)。

（一）丙烯酸酯樹脂的制備

對每個(gè)因素的影響分析要在保持其他變量不便的條件下，進(jìn)行影響因素的變量控制。首先，要制備所需原材料丙烯酸酯樹脂。在反應(yīng)器中加入反應(yīng)混合溶劑，在設(shè)備攪拌的過程中，使用加熱套開始對容器進(jìn)行加熱，將配方按照混合單體逐步加入到漏斗中，等容器的溫度能夠達(dá)到回流狀態(tài)，再將溶劑和混合單體在4小時(shí)之內(nèi)加到反應(yīng)溶液中，當(dāng)混合單體添加完成之后，再加入少量的引發(fā)劑，繼續(xù)在原有的溫度條件下反應(yīng)約半個(gè)小時(shí)，然后將容器的溫度降至50℃，得到的黏稠狀液體也就是丙烯酸酯樹脂。

（二）丙烯酸酯樹脂平均分子量的測定

對丙烯酸酯樹脂的分子量大小測定，首先需要進(jìn)行破乳。用甲醇去除其中的小分子雜質(zhì)，進(jìn)行真空干燥之后取一定量的丙烯酸酯樹脂，使用藥劑溶解之后再通過凝膠滲透色的方式測定分子大小。

三、研究丙烯酸酯樹脂相對分子質(zhì)量影響因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（一）聚合反應(yīng)溫度的影響

保持其他條件不便的情況下，通過改變反應(yīng)溫度，對丙烯酸酯樹脂的分子大小產(chǎn)生影響。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得，隨著反應(yīng)溫度的升高，丙烯酸酯樹脂的相對分子質(zhì)量隨之下降。通過各溶液相互混合來得到的丙烯酸酯樹脂，是一種典型的自由基聚合反應(yīng)，反應(yīng)過程包含了鏈的引發(fā)、增長和終止幾個(gè)過程。隨著溫度的升高，聚合度隨之降低，由于溫度可以改變分子的運(yùn)動(dòng)速度，但是引發(fā)劑的分解速度與活性又大于鏈條的活化性能，所以，隨著溫度升高，引發(fā)劑的分子運(yùn)動(dòng)速度加快、性能提升，有更多的自由基形成，增加了鏈的增長濃度，所以，丙烯酸酯樹脂的相對分子質(zhì)量隨之降低。

（二）引發(fā)劑濃度的影響

在溶劑和其他單體計(jì)量保持不便的情況下，聚合反應(yīng)的溫度一般為90℃，通過改變引發(fā)劑濃度進(jìn)而對丙烯酸酯樹脂的相對分子量產(chǎn)生影響。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，隨著引發(fā)劑濃度的增加，丙烯酸酯樹脂的相對分子質(zhì)量減小。當(dāng)引發(fā)劑的濃度增加時(shí) ，保持其他條件不變，則鏈的自由基增多，大分子的數(shù)量增加，丙烯酸酯樹脂的平均分子質(zhì)量隨之下降。另外，當(dāng)溶液中的引發(fā)劑濃度增加時(shí)，隨之形成的大量自由基會(huì)同單體共同參與反應(yīng)，引發(fā)更多的鏈和鏈的終止反應(yīng)，進(jìn)一步造成分子質(zhì)量的減小。

（三）單體濃度的影響

隨著單體的濃度增加，鏈的增長速度也隨之加快，丙烯酸酯樹脂的相對分子質(zhì)量隨之增大。隨著較高單體濃度的增加，鏈的增長速率增加的同時(shí)終止的概率也在增加，所以相對分子量也有減小的可能性，但兩者相比，還是增長速率的影響要大過終止概率的影響。所以，總體來說，丙烯酸酯樹脂的相對分子質(zhì)量隨著單體濃度的增加而增大。

（四）溶劑的影響

在聚合反應(yīng)制備丙烯酸酯樹脂的過程中，保持其他條件恒定，溶劑的總量保持不變，通過改變?nèi)軇┑姆N類和成分而對丙烯酸酯樹脂的相對分子質(zhì)量產(chǎn)生影響。當(dāng)溶劑的濃度相同時(shí)，醋酸丁酯和苯的混合溶劑所制備的產(chǎn)品相對分子質(zhì)量較大，而使用醋酸丁酯和異丙苯的混合溶劑所得產(chǎn)品的相對分子量較小。

（五）MMA加量的影響

保持其他實(shí)驗(yàn)條件不便，通過改變MMA的加量進(jìn)而對丙烯酸酯樹脂的分子大小變化進(jìn)行研究。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，隨著MMA加量的增加，丙烯酸酯樹脂的相對分子質(zhì)量減小。反應(yīng)過程中，MMA的自由基相比其他物質(zhì)更容易發(fā)生轉(zhuǎn)移反應(yīng)，形成更多的MMA，在聚合過程中，鏈轉(zhuǎn)移概率增加，導(dǎo)致丙烯酸酯樹脂的相對分子質(zhì)量降低。

結(jié)語

通過本文對影響丙烯酸酯樹脂相對分子質(zhì)量的因素研究，研究結(jié)果表明，隨著單體濃度的增加，丙烯酸酯樹脂的分子質(zhì)量會(huì)隨之增加；而聚合反應(yīng)的溫度越高、引發(fā)劑濃度越高、甲基丙烯酸丙烯酸甲酯含量的越高，則丙烯酸酯樹脂的分子質(zhì)量則越低。在苯和醋酸混合液的溶劑中，樹脂相對分子質(zhì)量最大，在醋酸丁酯和異丙苯的混合溶劑中，樹脂相對分子質(zhì)量最小。如果在反應(yīng)過程中加入少量的2-乙醇，則可以明顯的降低樹脂的相對分子質(zhì)量，在實(shí)踐中，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求的不同采用不同的溶劑進(jìn)行反應(yīng)。

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