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催化链转移聚合法可使聚合物生成末端双键,利用这个特点可进行分子设计。首先可通过催化链转移聚合制备亲水链段,再将其作为大单体与亲油单体一起通过催化链转移聚合法制备含末端双键的大分子表面活性剂。本文通过催化链转移聚合法制备了CSF、BSF各ASF三系列的可聚合嵌段大分子表面活性剂,然后应用到WPUA聚合中,考查表面活性剂对乳液及乳胶膜相关性能的影响,本文主要研究如下:(1)以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)为亲水单体,以不同侧链长度的甲基丙烯酸烷基酯类为疏水单体,以2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,以钴II肟氟化硼络合物(CoBF)为催化剂,通过催化链转移法(CCTP)制备出了CSF系列表面活性剂。将其与通过常规自由基聚合制备的无规结构SF-CO表面活性剂进行对比分析。核磁共振(1H-NMR)及红外光谱(FTIR)证实了末端双键的存在。凝胶渗透色谱(GPC)测试表明,随着CSF中疏水单体侧链碳原子数从1增至12,CSF分子量从2×10~3增加到4×10~3,多分散系数(PDI)从1.2增至1.7;而SF-CO分子量为1.25×104,PDI指数为1.93,证明催化链转移法能有效降低分子量和PDI指数。热重分析表明CSF热分解时出现双键失重速率峰,且热稳定性低于SF-CO。CSF最低表面张力先减小后增大,其中CSF4溶液的最低表面张力(γCMC)可低至33.27mN/m,临界胶束浓度(CMC)依次从0.31g/L减小至0.19g/L,而SFCO的γCMC为37.36mN/m,CMC为0.16g/L,表明CSF比SF-CO表面活性更佳。聚合物粒径先减小后增加。透射电镜(TEM)显示SF-CO、CSF4和CSF8分别为网状、蠕虫状及球形胶束。(2)以甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DM)为亲水性单体,以甲基丙烯酸丁酯(BMA)亲油性单体,制备了不同亲油亲水比例的BSF可聚合嵌段大分子表面活性剂。1H-NMR及FT-IR证实了末端双键的存在。GPC测试表明,随着亲油单体BMA含量增加,分子量从1.8×10~3增至3.6×10~3,PDI从1.26增至1.55。表面张力先减小后增大,BSF4的γCMC可低至32.12mN/m,而CMC从0.51g/L依次减小至0.19g/L。聚合物粒径先减小后增加,BSF4粒径最小为86.7nm。TEM显示BSF1与BSF4分别为囊泡状与球状胶束。(3)以甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DM)和丙烯酰胺(AM)为亲水性单体,以甲基丙烯酸丁酯(BMA)疏水单体,制备不同AM含量的ASF可聚合嵌段大分子表面活性剂。1H-NMR及FT-IR证实了末端双键的存在。GPC测试表明,随着AM含量的增加,ASF分子量从3.3×10~3增至5.2×10~3,PDI从1.47增至1.76;ASF表面张力依次增大,其中ASF1的γCMC和CMC分别可低至31.87mN/m和0.21g/L。聚合物粒径依次增加,ASF3粒径最小为72.2nm。TEM显示ASF3为球状胶束。(4)将CSF、BSF、ASF三系列表面活性剂及SF-CO应用到聚氨酯/聚丙烯酸树脂(WPUA)乳液聚合中,相反转测试表明加入CSF4、BSF4和ASF3的预乳液(PU-A)相反转点(PIP)含水量最低,分别为43%、38%和30%,其对应的WPUA固含量也最高,分别为40%、42%和43%,由于表面活性剂在相反转过程时会定向排列在油水界面上,从而形成了较强的界面膜,因此具有适当结构的表面活性剂于PIP点的提早到来;加入SFCO的PU-A相反转点(PIP)含水量最大为68%,固含量为25%。粒径测试表明,WPUA-CSF4、WPUA-BSF4、WPUA-ASF3粒径最小;TEM表明WPUA-SF-CO乳液分散性差于WPUA-CSF、WPUA-BSF及WPUA-ASF。流变测试表明,WPUA-CSF4、WPUA-BSF5和WPUA-ASF3乳液tanδ随着震荡频率增高变化不大,乳液表现为粘性行为;WPUA-SF-CO乳液tanδ随着震荡频率增高而减小,乳液从粘性行为向弹性行为转变。(5)全反射红外(ATR-FT-IR)测试表明,WPUA-CSF4乳胶膜中基团分布均匀,WPUA-SF-CO基团分布不均;原子力显微镜(AFM)表明,WPUA-CSF4膜浸水前后膜表面形貌差别较小,而WPUA-SF-CO膜浸水表面前后形貌差别较大,表明可聚合大分子表面活性在成膜时能防止向膜表面迁移。力学性能分析表明,WPUA-CSF4力学性能优于WPUA-SF-CO。吸水率结果显示,WPUA-CSF8、WPUA-BSF4和WPUA-ASF2吸水率最低,分别为8.6%、7.3%和6.5%,接触角最大分别为96.3°、99.4°和98.4°,而WPUA-SF-CO耐水性最差,其吸水率最大31.2%,接触角为72°。热重分析表明,相比WPUA-SF-CO,采用催化链转移法制备的WPUA膜稳定性更佳。