反应型乳化剂对苯丙微皂乳液聚合及性能影响.docVIP

反应型乳化剂对苯丙微皂乳液聚合及性能的影响 卢保森，王小妹* （中山大学化学与化学工程学院，广东 广州 510275） 摘要 采用不同结构类型的反应型乳化剂应用于苯丙微皂乳液的聚合，主要讨论了聚合方式、乳化剂的结构类型和用量等对乳液聚合及性能的影响。借助DSC、粒径分散仪、FT-IR、力学实验技术、TEM等仪器技术对制得的苯丙乳液的性能进行表征分析，发现通过半连续核壳聚合方式，采用合适的反应型乳化剂复配体系，可以制备出综合性能优异，粒径小于100nm的苯丙微皂乳液。 关键词 反应型乳化剂，两阶段聚合，苯丙微皂乳液 前言 苯乙烯-丙烯酸酯乳液(苯丙乳液)是乳液聚合中研究较多的体系，也是当今世界有重要工业应用价值的十大非交联型乳液之一[1]。由于其较高的性价比，在建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、防火涂料、纸张粘合剂、胶粘剂、油墨等领域应用广泛[2]。近年来，进一步提高和完善苯丙乳液性能的研究日趋活跃，采用反应型乳化剂制备微皂乳液就是其中热点之一[3～6]。微皂乳液是指采用带有反应性基团的单体或高分子作反应型乳化剂部分或全部替代传统乳化剂体系合成的乳液。采用反应型乳化剂比传统乳化剂有明显的优点，由于其具有聚合活性，其反应性官能团能参与乳液聚合反应，除了起常规乳化剂的作用外，还可以以共价键的方式键合到聚合物粒子表面，成为聚合物的一部分，避免了乳化剂从聚合物粒子上解吸或在乳胶膜中迁移，大大减少了乳胶膜表面的亲水基团，从而能提高乳液的稳定性和改进乳胶膜的耐水性和力学性能[7]。同时通过粒子设计，可以有效的调节乳液的最低成膜温度(MFT)，提高乳液的成膜性能[8]。本研究事先通过粒子设计，然后采用不同的反应型乳化剂体系，考察了反应型乳化剂的结构类型对苯丙微皂乳液聚合及性能的影响。 实验部分 主要实验原料 苯乙烯(St)，丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA)，丙烯酸丁酯(BA)，甲基丙烯酸甲酯(MMA)，甲基丙烯酸(MAA)，丙烯酸(AA)，工业级，以上均为东方化工厂产品；过硫酸铵(APS)，正戊醇(n-PTL)，醋酸钠(NaAc)，AR级，以上均为广州市化学试剂厂产品；聚甲基丙烯酸钠(保护胶)，自制；氨水，工业级，广州市东江化工厂。 *基金项目：中山大学化学与化工学院第五届创新化学实验与研究基金项目（批准号：11）资助 作者简介 卢保森(1983年出生)，男，化学与化学工程学院2001级基地班。 指导老师 王小妹，中山大学化学院，副教授，Email：ceswxm@zsu.edu.cn 表.1 本研究主要使用的乳化剂（其中“*”为反应型乳化剂） 结 构 名 称 *甲基烯丙羟丙磺酸钠HPMAS *烯丙氧基羟丙磺酸钠HAPS *乙烯基磺酸钠SVS（阴离子型乳化剂） *Eleminol JS-2 *烷基酰胺乙烯磺酸钠DNS-86 *Em-11（反应型阴离子乳化剂） 烷基酚聚氧乙烯醚OP-10（非离子乳化剂） 壬基酚聚氧乙烯醚 十二烷基苯磺酸钠K-12 （阴离子乳化剂） 苯丙乳液的制备 半连续乳液共聚合：将大部分的乳化剂加入四口烧瓶中，往其中加入计量的去离子水，搅拌溶解后加入单体，高速搅拌30min，进行预乳化得预乳液；将计量的乳化剂、保护胶、PH缓冲剂、去离子水加入另一装有回流冷凝管、搅拌器、恒温水浴装置、恒压滴液漏斗的四口烧瓶中搅拌溶解，在搅拌下加入预乳液充分分散，升温至70(C左右加入引发剂APS水溶液，引发苯丙乳液聚合；继续将温度升至80(C左右，乳液呈现蓝光，恒温15～20min，待反应体系反热完毕后，缓慢滴加预乳液，3h左右滴加完毕；待单体滴加完毕后，在90(C左右保温熟化1h；熟化完毕，将体系温度降到50～60(C时进行氨化，调节PH值7～8；过滤出料。 半连续核壳乳液聚合(两阶段聚合)：将计量的乳化剂、去离子水加入四口瓶中搅拌溶解，加入配比量的部分单体制备预乳液A；在按同样的步骤制备单体预乳液B；将计量的乳化剂、保护胶、缓冲剂、去离子水加入装有回流冷凝管、搅拌器、恒温水浴装置、恒压滴液漏斗的四口烧瓶中搅拌溶解，在搅拌下加入部分的预乳液A作为种子，充分搅拌分散后，将温度升至70(C左右加入引发剂水溶液，引发核种子乳液聚合。继续升温至80(C，乳液呈现蓝光后，缓慢滴加预乳液A，2h左右滴加完毕后，滴加预乳液B作壳，1h左右滴加完毕；待预乳液B滴加完毕后，在90(C左右保温熟化1h；将体系降温至50～60(C时进行氨化，调节PH值7～8；过滤出料。 分析与测试 固含量:参照GB1725-89进行测试；单体转化率：采用重量法测定。 乳液粘度的测定：使用NDJ-4型旋转粘度计测量乳液试样的粘度。 乳液机械稳定性：采用离心机测定。在离心管中加入经过过滤的乳液，在3000r/min