納米SiO-,2-存在下的乳液聚合研究.pdf

1、聚合物納米復(fù)合材料性能優(yōu)異，是近年來材料界的研究熱點。進(jìn)行納米粒子存在下的乳液聚合研究對于制備高性能聚合物納米復(fù)合材料特別是功能涂料具有極其重要的意義。本文以納米SiO2膠體和粉體為無機(jī)原料，分別進(jìn)行了納米SiO2粒子存在下的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)共聚合以及苯丙無皂乳液聚合研究，以期為研究開發(fā)性能更優(yōu)異、穩(wěn)定性更好的丙烯酸酯乳液和耐水抗刮的苯丙乳液及其涂料奠定基礎(chǔ)；此外還就不同類型單體和納米SiO2

2、對乳化劑臨界膠束濃度的影響進(jìn)行了分析研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 (1)進(jìn)行納米SiO2膠體存在下的P(MMA-HEMA)無皂乳液聚合動力學(xué)研究，并應(yīng)用旋轉(zhuǎn)粘度計、激光粒度儀和掃描電鏡對乳液的粘度、粒徑及形態(tài)進(jìn)行了表征分析，還對聚合前后體系的表面張力和電導(dǎo)率進(jìn)行了測定。結(jié)果表明：隨著納米SiO2用量的增加，乳液聚合反應(yīng)速率加快，單體轉(zhuǎn)化率隨之升高：加入納米SiO2粒子后的乳液粒徑明顯減小，但粒徑分布指數(shù)PDI增大：掃描電

3、鏡照片表明制備出的乳膠粒子呈規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)；反應(yīng)后體系表面張力和電導(dǎo)率都明顯增加，與無納米粒子存在的乳液相比，加入納米SiO2的乳液表面張力較高而電導(dǎo)率較低。
　　 (2)分別用硅烷偶聯(lián)劑KH-550、KH-560和KH-570對納米SiO2粉體進(jìn)行表面改性，之后進(jìn)行了改性納米粒子存在下的P(MMA-HEMA)無皂乳液聚合動力學(xué)研究，并與未改性納米粉體體系進(jìn)行比較，結(jié)果表明改性后納米粒子在該體系中的分散穩(wěn)定性有所改善，聚合反應(yīng)單

4、體轉(zhuǎn)化率明顯提高；改性納米SiO2粒子制備的乳液粒徑較?。粧呙桦婄R照片中乳膠粒子呈規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)；透射電鏡照片表明納米粒子被聚合物包裹在核內(nèi)。
　　 (3)用丙烯酸(AA)和HEMA對納米SiO2粉體進(jìn)行表面改性，之后進(jìn)行了改性和未改性納米SiO2存在下的P(MMA-HEMA)無皂乳液聚合動力學(xué)研究，并對乳液粒徑、形態(tài)等進(jìn)行了測試，結(jié)果表明改性納米SiO2存在的體系單體轉(zhuǎn)化率較高、乳液粒徑較小且粒徑分布較窄；形態(tài)表征發(fā)現(xiàn)所得乳液

5、粒子均呈規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)；聚合反應(yīng)后乳液表面張力和電導(dǎo)率顯著提高。
　　 (4)選用幾種不同類型的反應(yīng)型乳化劑，進(jìn)行了納米SiO2膠體存在下的苯丙乳液聚合，研究了乳化劑類型及其用量、納米SiO2膠體用量對乳液及涂膜性能的影響。結(jié)果表明：與常規(guī)乳化劑相比，使用反應(yīng)型乳化劑制備的乳液表面張力較高，粒徑較大，但乳液涂膜的耐水性和硬度明顯提高；在一定范圍內(nèi)增加反應(yīng)型乳化劑用量可提高單體轉(zhuǎn)化率和粘度，降低乳液粒徑；適量納米SiO2膠體的加入

6、可對乳液聚合起穩(wěn)定作用，賦予乳液較高的硬度和附著力，但其存在對乳液的耐水性有一定負(fù)面影響。
　　 (5)通過電導(dǎo)率法對不同種類和濃度的單體及納米SiO2存在的體系中十二烷基硫酸鈉(SDS)的臨界膠束濃度(CMC)進(jìn)行了測定。結(jié)果表明AA可使其CMC明顯降低，HEMA則使CMC升高；同時加入少量AA和HEMA時CMC明顯降低；油溶性單體苯乙烯對SDS的CMC值影響不大；少量納米SiO2膠體的加入使其CMC升高；同時向體系中加入少量