高分子乳化劑的合成及其在(細(xì))乳液聚合中的應(yīng)用.pdf

1、兩親性聚合物作為乳化劑，具有低分子的表面活性同時(shí)，也具有很多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，使用時(shí)具備很多小分子乳化劑或復(fù)配體系所不具備的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)分散體系的穩(wěn)定作用及其在（細(xì)）乳液聚合和分散聚合中的應(yīng)用則是該類聚合物最引人注目的應(yīng)用研究之一。兩親性聚合物的種類之一是無(wú)規(guī)型兩親性聚合物，其合成方法簡(jiǎn)便易行，單體種類選擇和組成的范圍變化多樣，通過(guò)化學(xué)合成手段可得到表面活性高低不同、不同結(jié)構(gòu)的、一定分子量的兩親性聚合物，作為乳化劑應(yīng)用于相關(guān)的乳液聚合中，

2、其聚合產(chǎn)物結(jié)構(gòu)或性能有不少獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。
　　 本論文合成了兩種新型兩親性無(wú)規(guī)共聚物：(1)利用BPO引發(fā)甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)和聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)，合成了兩親性共聚物PoIy(MAA-co-SMA-co-PEGMA)，其具有離子型表面活性劑和非離子表面活性劑的特點(diǎn)。(2)利用AIBN引發(fā)SMA、DMA（甲基丙烯酸(N,N-二甲氨基)乙酯）單體，合成了分子量分布窄的兩親性無(wú)規(guī)共聚物Po

3、ly(SMA-co-DMAEMA)，其具有陽(yáng)離子表面活性劑的特點(diǎn)。這兩種兩親性共聚物作為后續(xù)（細(xì)）乳液聚合的乳化劑。與此同時(shí)，將己合成的聚甲基丙烯酸（N,N-二甲氨基）乙酯[poly(DMAEMA)]Y-型大分子單體作為細(xì)乳液聚合反應(yīng)的乳化劑和共聚大分子單體。對(duì)它們相應(yīng)的（細(xì)）乳液聚合的體系和聚合產(chǎn)物做了相關(guān)研究。得到了如下重要的結(jié)論：
　　 1.Poly(MAA-co-SMA-co-PEGMA)共聚物(MAA:SMA:PEGM

4、A=45:25:30)的CMC（臨界膠束濃度）為0.003g/ml左右，其濁點(diǎn)溫度69.1℃，水溶液的表面張力最低值為48 mN/m左右，而低分子表面活性劑SDS（十二烷基硫酸鈉）則為40mN/m。Poly(MAA-co-SMA-co-PEGMA)共聚物（以下簡(jiǎn)稱HS）與低分子表面活性劑SDS(以下簡(jiǎn)稱LS)復(fù)配增強(qiáng)其表面活性、提高其濁點(diǎn)，當(dāng)HS:LS=5:5后，體系的表面張力和臨界膠束濃度都有所降低，接近予低分子表面活性劑，且有明顯的

5、CMC值，濁點(diǎn)溫度大于100℃。作為丙烯酸酯乳液聚合的復(fù)配乳化劑，其聚丙烯酸酯乳液的穩(wěn)定性好，成膜后吸水性低，很容易達(dá)到平衡，且最終的吸水率也比較低，比低分子表面活性劑體系聚丙烯酸酯膜吸水率降低100％以上，耐水性好。
　　 2.Poly(SMA-co-DMAEMA)是以DMA:SMA=8:2，9：1（摩爾比）兩種比例，制備出兩種結(jié)構(gòu)精致，分子量分布較窄的大分子乳化劑。在乳液中親水鏈伸向水相，形成聚苯乙烯為“核”乳化劑為“殼”的

6、聚合物粒子。細(xì)乳液聚合動(dòng)力學(xué)研究表明，隨著固含率增大，聚合反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率增加；隨著大分子乳化劑用量的增加，聚合反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率增加；隨著體系pH值變化，在pH=3-5范圍內(nèi)，細(xì)乳液聚合具有較高的穩(wěn)定性、反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率；而在pH=7時(shí)，細(xì)乳液聚合穩(wěn)定性、反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率都較低。FTIR和1HNMR分析，結(jié)果表明：大分子乳化劑吸附在苯乙烯的微球上，而把它們的親水鏈伸向水中，形成“毛發(fā)型”聚合物微球。對(duì)反應(yīng)中的細(xì)乳液的粒徑進(jìn)行跟蹤測(cè)試，結(jié)

7、果顯示，粒徑基本不變，表明大分子乳化劑具有良好的乳化效果。對(duì)聚合物粒子的形態(tài)進(jìn)行透鏡分析，結(jié)果表明：在酸性介質(zhì)中，粒子大小均勻，說(shuō)明大分子乳化劑所形成的陽(yáng)離子型聚電解質(zhì)或部分質(zhì)子化對(duì)苯乙烯細(xì)乳液聚合有明顯影響。
　　 3.以聚甲基丙烯酸（N,N-甲氨基）乙酯[poly(DMAEMA)]Y-型大分子單體作為細(xì)乳液聚合反應(yīng)的乳化劑和共聚大分子單體。細(xì)乳液聚合動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明：隨著大分子單體用量的增加，聚合反應(yīng)速率增加。隨著體系pH

8、值增大，在pH=3-5范圍內(nèi)，細(xì)乳液聚合速率較快，轉(zhuǎn)化率較高；而在pH=7時(shí)，最終單體的轉(zhuǎn)化率仍很低。FTIR和1HNMR分析，結(jié)果表明：大分子單體以共價(jià)鍵形式與苯乙烯微球相結(jié)合，而把它們的兩條親水鏈伸向水中。形成“毛發(fā)型”聚合物微球。DSC分析結(jié)果表明：每一樣品只有一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和單一吸熱分解峰，證明體系中poly(DMAEMA)與聚苯乙烯合為一體。對(duì)聚合物粒子的形態(tài)進(jìn)行透射電鏡分析，結(jié)果表明：隨著體系中大分子用量的增大，聚合物微