Σύνθεση και μελέτη ιδιοτήτων συμπολυμερών του βινυλεστέρα του βερσατικού οξέος-10 με (μεθ-)ακρυλικούς αλκυλεστέρες: παρασκευή οικολογικών επιχρισμάτων

Abstract

his thesis deals with the synthesis and experimental study of emulsion terpolymers of methyl methacrylate \ butylacrylate \ vinyl versatate-10 (MMA \ BA \ veova-10) for the production of green coatings. To achieve this goal we moved in two directions: the first direction was the preparation suitable emulsions of MMA \ BA \ veova-10 to be used for primers and second direction was the preparation suitable emulsions of MMA \ BA \ veova-10 to be used for topcoat. For the first direction we managed to prepare nanoemulsions of MMA \ BA \ veova-10 with high solids (~ 40%), average particle size 50-60nm, very low free monomers and low minimum film-forming temperature (MFFT) ≤ 0 ° C which can be used in place of conventional solvent acrylic primer as ecological penetrating primers without any addition a solvent or plasticizer. For their preparation we studied various stabilizers consisting of several green industrial surfactants, fully biodegradable and free of ethoxylated alkylphenols, together with small quantities of acrylic or methacrylic acid. For the second direction we manage to prepare stable self-crosslinked emulsion polymers by adding diacetone acrylamide (DAAM) to the polymer chain and addition of dihydrazide of adipic acid (ADH) in the final emulsion after polymerization. In emulsions BA \ MMA \ VEOVA-10 \ DAAM and the corresponding self-crosslinked ones with ADH we studied the effect of the stabilization system and the composition of the monomers in the mechanical and dynamic properties of the films and also to the following measurements: the grit and coagulation in the reactor, the viscosity, particle size distribution, the minimum film-forming temperature, the gloss of the films, the water absorption of the films, the swelling of the film after soaking in butanone and the hardness by pencil (ASTM D-3363-00). The results showed that during film formation in all emulsion polymers of BA \ MMA \ VEOVA-10 \ DAAM the DAAM crosslinked with ADH at room temperature and gives superior properties to the films by also lowering a little the MFFT and makes this system very suitable for one component crosslinkable binder for topcoats.

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται την σύνθεση και μελέτη ιδιοτήτων γαλακτωμάτων του τριπολυμερούς μεθακρυλικού μεθυλεστέρα \ ακρυλικού βουτυλεστέρα \ βινυλεστέρα του βερσατικού οξέος-10 (ΜΜΑ\ΒΑ\ veova-10) για την παραγωγή οικολογικών επιχρισμάτων. Για την επίτευξη του στόχου κινηθήκαμε σε δύο κατευθύνσεις: πρώτη κατεύθυνση για παρασκευή κατάλληλου γαλακτώματος ΜΜΑ\ΒΑ\ veova-10 με χρήση σε οικολογικά αστάρια διείσδυσης και δεύτερη παρασκευή κατάλληλου γαλακτώματος ΜΜΑ\ΒΑ\ veova-10 για τελική επίστρωση. Για την πρώτη κατεύθυνση καταφέραμε να παρασκευάσουμε πολυμερικά νανογαλακτώματα ΜΜΑ\BA\veova-10 με υψηλά στερεά (~40%), μέσο μέγεθος σωματιδίων 50-60nm, χαμηλά ελεύθερα μονομερή και ελάχιστη θερμοκρασία σχηματισμού υμένα (Minimum Film Forming Temperature, MFFT) ≤0ο C που μπορούν χωρίς τη χρήση κάποιου διαλύτη ή πλαστικοποιητή να χρησιμοποιηθούν ως οικολογικά αστάρια διείσδυσης σε αντικατάσταση των κλασικών ακρυλικών ασταριών διαλύτη. Για την παρασκευή τους μελετήθηκαν διάφορα συστήματα σταθεροποίησης αποτελούμενα από διάφορα πράσινα βιομηχανικά τασιενεργά (πλήρως βιοδιασπάσιμα και ελεύθερα από αιθοξυλιωμένες αλκυλοφαινόλες), μαζί με ακρυλικό ή μεθακρυλικό οξύ.Για τη δεύτερη κατεύθυνση καταφέραμε να παρασκευάσουμε σταθερά αυτοδικτυούμενα πολυμερικά γαλακτώματα με την προσθήκη στην πολυμερική αλυσίδα του διακετονο-ακρυλαμίδιου (DAAM) και προσθήκη διυδραζιδίου του αδιπικού οξέος (ADH) στο τελικό γαλάκτωμα μετά τον πολυμερισμό. Στα γαλακτώματα BA\MMA\VEOVA-10\DAAM και στα αυτοδικτυούμενα με ADH μελετήθηκαν η επίδραση του συστήματος σταθεροποίησης και η σύσταση των μονομερών στις μηχανικές και δυναμικές ιδιότητες των υμένων και στα παρακάτω μεγέθη: επικαθήσεις-κροκιδώσεις στον αντιδραστήρα, ιξώδες, κατανομή μεγέθους σωματιδίων, ελάχιστη θερμοκρασία δημιουργίας υμένα, γυαλάδα των υμένων, απορρόφηση νερού των υμένων, διόγκωση των υμένων μετά από παραμονή μέσα σε βουτανόνη και σκληρότητα με μολύβι ( ASTM D-3363-00). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι κατά τη διάρκεια σχηματισμού φιλμ σε όλα τα πολυμερικά γαλακτώματος ΒΑ\ΜΜΑ\VEOVA-10\DAAM το DAAM δικτυώνεται ικανοποιητικά με το ADH σε θερμοκρασία δωματίου και δίδει εξαιρετικές ιδιότητες στους υμένες με ταυτόχρονη μικρή μείωση του MFFT και καθιστά αυτό το σύστημα πολύ κατάλληλο για χρήση σε ενός συστατικού τελικές επιστρώσεις υψηλών επιδόσεων.