Search

Self-crosslinkable latexes of coreshell microgel particles were synthesized by the emulsion polymerization of acrylic monomers. The molar mass of copolymers forming the shell layer was gradually reduced by isooctyl 3-mercaptopropionate included in the synthesis of the shell layers. The molar mass distribution of latex particles was determined using size exclusion chromatography and asymmetric flow field flow fractionation, respectively, both separation methods being coupled with a multi-angle light scattering detector. The results confirmed theoretical predictions and described empirically the effects of molar mass of the shell layer copolymer on decreasing the minimum film-forming temperature and influencing the end-use properties of coatings. Samosíťující latexy na bázi coreshell mikrogelových částic byly syntetizovány emulzní polymerací akrylátových monomerů. Molekulová hmotnost kopolymerů tvořících obal byla postupně snižována pomocí izooktyl-3-merkaptopropionátu. Distribuce molekulové hmotnosti byla stanovena pomocí gelové permeační chromatografie a frakcionace tokem v asymetrickém tokovém poli, obě metody spojené s detektorem víceúhlového rozptylu světla. Výsledky potvrdily teoretické předpoklady a ukázaly, že i malý přídavek regulátoru molekulové hmotnosti vedl k podstatnému snížení minimální filmotvorné teploty a poklesu citlivosti vůči vodě vzniklých nátěrových filmů.

In this paper, organic asymmetric flow field flow fractionation coupled to a multi-angle light scattering detector is presented as a very efficient tool for the characterization of copolymers prepared by emulsion polymerization. The molar mass distribution and the extent of branching of styrene-acrylate copolymers have been compared with corresponding copolymers of methyl methacrylate. It has been found that the presence of acrylate monomer results in the increase of molar mass and formation of branched macromolecules due to intermolecular chain transfer to polymer similarly as in case of methyl methacrylate-acrylate copolymers. However, the effect is far less pronounced. Práce dokumentuje výsledky získané pomocí frakcionace tokem v asymetrickém tokovém poli (A4F) spojené s detektorem víceúhlového rozptylu světla (MALS). Data z A4F-MALS byla doplněna vnitřními viskozitami získanými pomocí Ubbelohdeho kapilárního viskozimetru. Distribuce molekulové hmotnosti a stupeň větvení byly srovnávány s odpovídajícími kopolymery na bázi methylmethakrylátu (MMA). Bylo zjištěno, že přítomnost akrylátového monomeru vede ke zvýšení molekulové hmotnosti a vzniku větvených makromolekul díky přenosům na polymer.

The film formation process of emulsion polymers may be affected seriously by introducing the self-crosslinking chemistry. In order to possess increased final coating properties, a balance between chemical crosslinking and polymer chain mobility resulting in sufficient inter-diffusion and entanglement of polymer chains during the particle coalescence stage has to be maintained, which can be tuned significantly by varying the molar mass of emulsion copolymers. The self-crosslinking latexes of core-shell microgel particles were synthesized by the emulsion polymerization of methyl methacrylate and butyl acrylate as main monomers. The particle core was slightly crosslinked using allyl methacrylate, to prevent the copolymers forming the core phase from migration into the shell phase. For inter-particle crosslinking, diacetone acrylamide was copolymerized into the shell layer of latex particles to provide sites for subsequent reaction with adipic acid dihydrazide. The molar mass of copolymers forming the shell layer was systematically reduced by isooctyl 3-mercaptopropionate included in the synthesis of shell layers. The molar mass distribution of latex particles was determined using size exclusion chromatography (SEC) and asymmetric flow field flow fractionation (A4F), respectively, both separation methods being coupled with a multi-angle light scattering (MALS) detector. Whereas SEC-MALS was found to be convenient for the characterization of low molar mass shell copolymers without crosslinked structure, A4F-MALS was proved as a very efficient technique for the characterization of high molar mass copolymers and core-shell microgels. The results described empirically the effects of molar mass of the shell layer copolymer on influencing the end-use properties of coatings. Proces tvorby filmu na bázi emulzních polymerů může být významně ovlivněn zavedením samosíťující chemie. Aby byly dosaženy zlepšené vlastnosti nátěrových filmů, musí být dodržena rovnováha mezi chemickým sesítěním a pohyblivostí polymerních řetězců, což může být výrazně řízeno změnou molekulové hmotnosti. Samosíťující latexy na bázi coreshell mikrogelových částic byly syntetizovány emulzní polymerací methylmethakrylátu a butylakrylátu jako hlavních monomerů. Jádro částic bylo řídce sesítěno pomocí allyl methakrylátu, aby kopolymery tvořící jádro nemigrovaly do struktury obalu. Diacetonakrylamid byl kopolymerován v obalové vrstvě latexových částic, aby byla zajištěna reaktivní místa pro post-síťování pomocí dihydrazidu kyseliny adipové. Molekulová hmotnost kopolymerů tvořících obal byla postupně snižována pomocí izooktyl-3-merkaptopropionátu. Distribuce molekulové hmotnosti byla stanovena pomocí gelové permeační chromatografie (SEC) a frakcionace tokem v asymetrickém tokovém poli (A4F), obě metody spojené s detektorem víceúhlového rozptylu světla (MALS). Zatímco SEC-MALS se ukázala vhodnou metodou pro charakterizaci nízkomolekulárních kopolymerů tvořících obal latexových částic, A4F-MALS byla vysoce efektivní metodou vysocemolekulárních kopolymerů a core-shell mikrogelů. Výsledky popsaly empiricky vliv molekulové hmotnosti kopolymeru tvořícího obalovou vrstvu na konečné vlastnosti nátěrových filmů.

In this study, the spinnability of styrene-ethyl acrylate copolymers prepared via emulsion polymerization was explored with the aim to establish the influence of glass transition temperature and polymer composition on morphological features of electrospun materials with regard to their hydrophobic/hydrophilic nature. Nonwoven mats from polymer solutions in N,N-dimethylformamide were spun using the electrospinning method (Nanospider device). It was demonstrated that changing the copolymer polarity and glass transition temperature by copolymer composition or utilizing different supporting materials might lead to nanofiber webs with controlled hydrophobic/hydrophilic properties, which predetermines them for a wide range of applications such as protective textiles, composites, etc. V této práci bylo zkoumáno zvlákňování kopolymerů na bázi styren-ethylakrylátu připravených emulzní polymerací s cílem popsat vliv teploty skelného přechodu a polymerního složení na morfologii zvlákněných materiálů s ohledem na jejich hydrofobní/hydrofilní povahu. Z roztoků polymeru v N,N´-dimethylformamidu byly připraveny netkané textilie pomocí zvlákňovací metody (NanospiderTM device). Ukázalo se, že změnou polarity a teploty skelného přechodu vlivem složení kopolymeru nebo použitím různých podkladových materiálů mohou být připraveny nanovlákenné materiály s řízenou hydrofobicitou/hydrofilitou.

The effect of reducing the molar mass of the shell layer of core-shell latex particles on film-forming and final coating properties of self-crosslinking latexes was investigated. Latex particles were prepared by the semi-continuous non-seeded emulsion polymerization of methyl methacrylate, butyl acrylate and methacrylic acid as main monomers. The particle core was slightly cross-linked (using a constant amount of allyl methacrylate as a comonomer) to prevent the copolymers forming the core phase from migration into the shell phase. For interfacial cross-linking, diacetone acrylamide was copolymerized into the shell layer of latex particles to provide sites for subsequent reaction with adipic acid dihydrazide. The molar mass of copolymers forming the shell layer was systematically varied by isooctyl 3-mercaptopropionate chain transfer agent included in the synthesis of each of the shell layers and the molar mass distribution was determined using size exclusion chromatography coupled with a multi-angle light scattering detection. Fundamental properties of latexes and cast films were systematically compared. These properties included minimum film-forming temperature, pendulum hardness, adhesion, impact resistance, stress-strain properties as well as the characterization of water absorption. The results confirmed theoretical predictions and described empirically the effects of reducing the molar mass of the shell layer copolymer on final properties of coating films. : Byl studován vliv molekulové hmotnosti obalové vrstvy latexových částic s morfologií core-shell na filmotvorné a konečné vlastnosti samosíťujících latexů založených na keto-hydrazidovém síťování. Latexové částice byly připraveny semi-kontinuální emulzní polymerací methylmethakrylátu, butylakrylátu and a kyseliny methakrylové jako hlavních monomerů. Diacetonakrylamid byl kopolymerován v obalové vrstvě latexových částic, aby byla zajištěna reaktivní místa pro post-síťování pomocí dihydrazidu kyseliny adipové. Molekulová hmotnost kopolymerů tvořících obal byla postupně snižována pomocí izooktyl-3-merkaptopropionátu. Distribuce molekulové hmotnosti byla stanovena pomocí gelové permeační chromatografie spojené s detektorem víceúhlového rozptylu světla. Byly srovnávány základní vlastnosti nátěrových filmů, jako je minimální filmotvorná teplota, tvrdost, adheze, rázová houževnatost, tahové vlastnosti a absorpce vody. Výsledky potvrdily teoretické předpoklady a popsaly empiricky vliv snížení molekulové hmotnosti kopolymeru tvořícího obalovou vrstvu na konečné vlastnosti nátěrových filmů.