Emulsion polymerization in the presence of colloidal silica particles. Application to the reinforcement of poly(ethyl acrylate) films

SUMMARY Emulsion polymerization of ethyl acrylate was carried out in the presence of different kinds of functionalized and non-functionalized silica particles. 3-(Trimethoxysily1)propyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and 3-(triethoxysily1)propanethiol functionalization agents were examined. It is demonstrated that use of the first two coupling agents results latexes able to give films which display remarkable mechanical properties similar to those of vulcanized elastomers reinforced with solid particles. A qualitative model is then set up to give account for these properties. It is proposed that a part of the polymer is covalently bound to silica as tight loops, giving rise to a set of strong entanglements with the non-grafted polymer during film formation. This model is supported by stress-strain measurements. Some validation experiments are described using the third grafting agent of the series. ZUS AMMENFAS S UNG : Die Emulsionspolymerisation von Ethylacrylat wurde in Gegenwart verschiedener funktionalisierter und nicht funktionalisierter Siliziumdioxid-Teilchen durchgefiihrt. Als Funktionalisierungsagens dienten 3-(Trimethoxysilyl)propylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat und 3-(Triethoxysi1yl)propanthiol. Mit den beiden erstgenannten Agentien wurden latexartige Materialien erhalten, aus denen Filme mit bemerkenswerten mechanischen Eigenschaften, vergleichbar denen von vulkanisierten und mit Feststoffen verstiirkten Elastomeren, hergestellt werden konnten. Ein qualitatives Modell zur Erklarung dieses Verhaltens wird vorgestellt, nach dem Polymermolekiile in Form von engen Ringen kovalent an Siliziumdioxid-Teilchen gebunden sind und wahrend der Filmbildung starke Verschlaufungen mit den ungepfropften Polymermolekiilen bewirken. Dieses Modell wird durch Ergebnisse von Zug-Span