氯丁胶乳-聚甲基丙烯酸甲酯复合乳胶粒结构形态.pdfVIP

第 29卷 第 10期 应 用 化 学 Vo1．29Iss．10 2012年 10月 CHINESEJ0URNALOFAPPLIED CHEMISTRY 0et．2012 氯丁胶乳 ·聚 甲基丙烯酸 甲酯复合乳胶粒结构形态 张 凯 黄春保。 沈慧芳 陈焕钦 (湖北黄冈师范学院化学与生命科学学院，经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室 黄州438000； 华南理工大学化学与化工学院 广州 510631) 摘 要 以氯丁胶乳(Pa)为种子乳液，甲基丙烯酸甲酯(Pb)为第二单体 ，采用种子乳液聚合法，制备了氯丁 胶乳一聚甲基丙烯酸甲酯复合乳胶粒。热力学分析表明，当 Ph的体积分数 0．69时，可同时形成Pa—Pb型 正核一壳和(Pa+Pb)分离型乳胶粒，当 0．69时，形成 Pb．Pa型翻转型核壳结构乳胶粒，并伴有 Pa．Pb型正 核一壳结构乳胶粒的形成。动力学分析表明，引发剂类型、第二单体的加入方式、种子乳胶粒的交联、单体／聚 合物质量比是影响乳胶粒形态的主要因素。采用水溶性引发剂过二硫酸钾 (KPS)，以饥饿态方式加入单体， 氯丁胶乳-聚甲基丙烯酸甲酯 (PCR-PMMA)复合乳胶粒呈现正核．壳结构 ，以充溢态方式加入单体则不能形成 明显的核一壳结构 ；而以油溶性偶氮二异丁腈 (AIBN)为引发剂时 ，单体无论以充溢态方式加入还是饥饿态加 入均倾 向于形成翻转核-壳型粒子。在种子乳胶粒中加入一定量交联剂二缩三乙二醇二 甲基丙烯酸酯 ，有利 于形成明显的正核壳结构。以饥饿态进料，KPS为引发剂时，随着单体用量增加，壳层变厚 ，仍呈正核．壳结 构 ，与热力学分析结果相吻合；以AIBN为引发剂时，随着单体用量增加，PCR．PMMA复合乳胶粒逐渐 由翻转 核壳型结构变为互穿结构。 关键词 乳胶粒形态，热力学，动力学 ，种子乳液聚合 中图分类号：0633 文献标识码：A 文章编号 ：1000-0518(2012)t0．1111-06 D0I：10．3724／SP．J．1095．2012．00522 复合高分子乳液粒子形态的控制一直是乳液聚合和高分子复合材料研究领域的热点问题。核壳型 乳液粒子是复合乳胶粒子的一种，与无规共聚物或共混物相比，这种核壳结构的粒子具有独特的性能， 在涂料、胶粘剂、塑胶和生物医药等许多领域已得到应用…。 核壳型复合乳液粒子通常采用种子乳液聚合方法制备 J。影响粒子形态的因素很多，如聚合工艺、 单体进料方式、单体和聚合物的亲水性，相界面张力，乳液中其它一些成分，如乳化剂、引发剂、链转移 剂、交联剂等的类型和用量、聚合场所的粘度等。根据条件的不同，乳胶粒可能取规则的正核壳型、翻转 核壳型、互穿网络型、不规则的草莓型等多种结构形态_3』。由于跟踪和模拟种子乳液聚合进程非常困 难 ，加上不同体系、不同聚合工艺核壳结构粒子的成因不尽相同，研究体系也仅限于丙烯酸酯和苯乙烯。 目前，对种子乳液聚合最终乳胶粒结构形态的预测和控制，主要是靠经验和实验完成。为了给种子乳液 聚合中复合乳胶粒结构形态的预测提供一种定量方法，阚成友等 从热力学角度，分析了有机硅氧烷 改性的聚丙烯酸酯体系形成稳定的不同结构形态乳胶粒的热力学条件 。Tilliera等 结合热力学和动力 学方法，对甲基丙烯酸 甲酯．乙烯．丙烯．丁二烯进行了分析。有关氯丁胶乳．甲基丙烯酸酯接枝体系乳胶 粒形态的研究 目前还未见报道。 本文首先根据热力学分析，预测了形成达到能量最低时的氯丁胶乳-聚甲基丙烯酸甲酯复合乳胶粒 的条件。同时还研究了能判定达到热力学稳定结构难易程度的主要动力学因素(如第二单体的加料方 式、引发剂类型、种子乳胶粒的交联度、单体／聚合物配比)对氯丁胶乳-聚甲基丙烯酸甲酯复合乳胶粒的 结构形态的影响，以达到进行可控聚合的目的。 2011—1l-25收稿 ，2012-03-26修 回 · 湖北省 自然科学基金面上项 目(2010CDZ065)，黄冈师范学院博士基金项 目(09CD156) 通讯联系人：张凯，副教授 ；TeFax：0713~833606；E-mail：kaizhangchem@yah