原子力显微镜研究| 2017-06-01 | PCI杂志

今天,负面影响的担忧日益加深的挥发性有机化合物挥发性)对环境有积极的发展更严格的规定,控制涂料的挥发性有机化合物含量。因此,合并的分子量和沸点较高的开发为了遵守这些规定,帮助漆采用较低voc涂料发展。

尽管这一趋势发展高沸点接合的公开文献中几乎没有可用的信息使用这些合并的缺点。一些缺点可以从高沸点的事实出现合并可能没有完全蒸发的电影,从而影响最终油漆的性质,如硬度¹和耐久性。

原子力显微镜(AFM)是一种巩固技术评价乳胶的形态学方面的电影^2、3干燥条件的影响以及合并的内容对乳胶膜的形成。⁴

在这个工作中,乳胶电影包含三个低voc合并,根据方法313 SCAQMD(南海岸空气质量管理地区),通过AFM进行评估,对膜形态和相分布的影响在电影与一个标准的影响high-VOC合并。

实验

材料和方法

乳液

商业乙丙共聚和纯丙烯酸乳液中使用了AFM的评价。

合并的

三个联合评估的商业和一个合并是一个实验性的产品。合并的描述表1中给出。

表1”合并的评估工作。

挥发性有机化合物含量

VOC中的内容合并的决定根据ASTM 6886用棕榈酸甲酯作为313 SCAQMD标记指定的方法。

沸点

沸腾的温度分析执行根据ABNT丁腈橡胶9292。

密度

合并的密度是决定重金属处于40密度计。

最低成膜温度(MFFT)

乳液的MFFT评估包含不同根据ASTM D2354进行了合并。使用的设备是一个Rhopoint-MFFT 60。

汉森溶解度参数(HSP)

将辛醇和水联合测定仪和分离系数(日志Kow)估计使用HSP软件。

电影的准备AFM评估

乙丙共聚和纯丙烯酸酯乳液,包含8个部分每几百聚合物(php)的不同联合玻璃衬底上,盖玻片。乳胶薄膜在25°C和50% RH干前3天AFM评估。

AFM

AFM图像的表面可以使用商业设置(NX-10、公园系统、韩国)。显微镜是在间歇接触模式下操作,略低于共振的频率,在N₂和在室温下,使用因(纳米传感器)如果探针48新墨西哥州的弹簧常数¹在190 kHz和共振频率。在扫描期间,地形和相衬显微镜的图像记录。分析和处理的AFM图像进行Gwyddion软件。

结果和讨论

乙丙共聚和丙烯酸酯乳液评估工作中常规乳液广泛应用于美国市场。这些乳液的主要属性表2所示。乳液都有典型的固体含量,颗粒大小从200到300海里,可能和MFFT低于他们的Tg,由于亲水性基团的存在在乳胶粒子,帮助他们的hydroplasticization。^{3 - 5}

表2”商业乳液的性质。

合并是一个商业high-VOC合并高塑化能力和较低的水溶性用作参考。低voc的属性合并,合并的罪犯,和参考high-VOC合并,合并的,发表在表3和4。

表3”物理化学联合的特征。

表4»汉森溶解度parameters6合并。

根据表3,低VOC接合的VOC含量低于10 wt %基于方法313 SCAQMD和沸点高于290°C。

所有联合调查高分散能源(δD),这意味着相当高疏水性,他们中的大多数(除了合并C)有极性范围在3.2 - -4.5之间。合并C极性和能力最高形式hidrogen债券之间的联合评估。

将辛醇和水估计分离系数低voc的接合的罪犯表明他们在水中溶解度较低。以前的作品⁵表明,甚至合并高水溶性高塑化的权力呢⁵或者蒸发过快的电影可以有效减少MFFT比合并的水溶性较低蒸发缓慢的电影由于更高浓度的后者在聚合阶段。

图1 a和1 b现在所需的浓度估计合并形成薄膜在乙丙共聚乳胶0°C, MFFT 12°C,和丙烯酸胶乳,MFFT 20°C。估计低voc浓度合并的要求形成薄膜在0°C接近一个合并的a .这些MFFT结果表明,低voc合并有很高的亲和力⁶乳液的聚合阶段进行这项工作。

图1”MFFT乙丙共聚(a)和丙烯酸酯乳液(b)包含8 php的合并。

MFFT评估通常用于预测合并的效率,帮助形成连续的和透明的乳胶电影在一个给定的温度。通常,这发生在第二阶段,考虑到接受乳胶膜的形成机制。^3、4

阶段1:水蒸发,导致浓度、包装和不可逆转的乳胶粒子的接触。
第二阶段:在干燥温度接近或高于MFFT,粒子变形允许它们之间的密切联系,形成紧密的透明薄膜。
阶段3:在干燥温度高于聚合物Tg有聚合物链中粒子的相互扩散,从而导致粒子聚结。电影水准是另一个事件同时发生聚结,由于高分子链相互扩散由polymer-air表面张力,以减少膜表面能量。

在工业国家,阶段2和3可以同时发生,这是一种常见的简化假定透明和同质乳胶电影获得温度高于其MFFT合并和夷为平地。因此,需要补充评价,允许在微观层面上理解电影的特性以及合并的效率帮助粒子聚结和电影水准。基于这种需求,AFM乙丙共聚显微镜和丙烯酸胶乳电影包含8 php的接合的安妮,形成玻璃,干3天25°C和50% RH,进行。

代表的AFM图像乙丙共聚乳胶电影包含8 php的联合模拟图2 - 5所示。

图2”地形(左)和阶段(右)乙丙共聚乳胶膜的图像包含8 php的合并。

包含合并乙丙共聚乳胶的地形图像,图2中,显示了不同粒径颗粒,颗粒大小从200年到1100海里,虽然这部电影是相对平滑的考虑到最大高度差的电影是33海里,只有10%的平均粒度通过光散射获得的。这个特性表明,粒子相当拥挤而变形。相位图像表明物种不同的粘弹性,积累与粒子,粒子之间的山谷。

可以观察到典型的趋势的地形和相位图像包含低voc的乙丙共聚乳胶电影联合B,呈现在图3。地形图像显示流畅的电影只包含几大颗粒相比,这部电影包含合并A。这些特性表明,电影包含低voc合并B比一个包含更多的合并和夷为平地参考high-VOC合并A阶段形象也更加同质相比,这部电影包含合并。

图3»地形(左)和阶段(右)的图像包含8 php的合并乙丙共聚乳胶膜B。

AFM图像的电影包含合并C,图4中,丝毫没有粒子和光滑的电影,建议强化粒子聚结和电影水准。相位图像显示隔离物种不同的粘弹性的电影。

图4»地形和相位图像包含合并C乙丙共聚乳胶膜。

AFM图像与合并乙丙共聚乳胶D,图5中,显示了相当光滑,夷为平地的电影,虽然可以确定一些沿着电影小颗粒。相位图像还显示隔离物种不同的粘弹性的电影。

图5»地形(左)和阶段(右)乙丙共聚乳胶膜的图像包含8 php的接合的D。

一些代表性的AFM图像丙烯酸胶乳电影包含8 php的联合模拟数字6 - 9所示。

图6给出了地形和相位图像的电影演员从丙烯酸胶乳与合并的地形图像显示,仍然可以看到粒子领域,虽然颗粒非常拥挤,和电影粗糙度低。相位图像还显示,可以看到粒子的限制,尽管域不同的阶段是沿着膜均匀分布。

图6»地形(左)和丙烯酸胶乳的阶段(右)图像包含合并的一个电影。

显微图的电影演员从包含合并B是丙烯酸胶乳如图7所示。在地形图中粒子的奉承和电影水准高相比,电影包含合并a阶段图像还显示粒子限制和物种的分布与不同阶段,或程度的增塑作用,颗粒之间。

图7»地形和相位图像包含合并B丙烯酸乳胶膜。

在电影中包含合并C,图8中,粒子的AFM图像显示不存在域和奉承的电影相比,那些在图6和图7所示。然而,在相位图我们可以看到两个主要阶段:一个阶段似乎是粒子核回忆从聚结沉浸在另一个连续相。

图8»地形和相位图像包含合并C丙烯酸乳胶膜。

电影包含合并D,呈现在图9中,显示了一个地形模式类似于合并B .然而,这部电影的相位图像比阶段更均匀的图像合并B和C,和类似于相位模式提出的合并。

图9»地形和相位图像包含合并D丙烯酸乳胶膜。

结论

低voc的联合调查这项工作提出高亲和力乙丙共聚丙烯酸酯乳液和减少MFFT能力。地形图像表明,低voc合并生成的合并和夷为平地乳胶电影比标准high-VOC合并。低voc的合并,合并C乙丙共聚生成和丙烯酸胶乳电影最高程度的聚结。阶段丙烯酸胶乳的图像包含合并和联合D更同质的包含合并B和C合并,建议降低隔离物种不同的粘弹性的电影。