二氧化碳刺激響應的可逆凝聚與再分散膠乳的研究.pdf

1、穩(wěn)定性是合成聚合物膠乳研究中人們關注的重點之一，但達到穩(wěn)定性可調(diào)控、實現(xiàn)膠乳的可逆凝聚與再分散非常困難，目前尚無解決方法。究其原因，影響問題解決的關鍵是表面活性劑。目前使用的表面活性劑所制備的膠乳，一旦穩(wěn)定性遭受破壞、發(fā)生凝聚，表面活性劑就失去恢復膠乳穩(wěn)定性的能力。近幾年，雖然有用于調(diào)控油水乳液體系穩(wěn)定性的可切換表面活性劑的相關報道，但可逆凝聚與再分散膠乳在相關領域尚屬空白，其研究與開發(fā)將對乳液聚合工業(yè)技術進步、節(jié)能減排有著十分重要的科

2、學意義和重大的應用價值。
　　圍繞著可逆凝聚與再分散膠乳的制各，本論文選擇簡便且環(huán)境友好的CO2/N2為控制穩(wěn)定性的觸發(fā)條件，通過設計可切換乳液聚合表面活性劑，以期將表面活性劑牢固結合在乳膠粒表面，實現(xiàn)膠乳可逆凝聚與再分散。為此，本論文定制了對CO2刺激響應敏感的N-脒基乙基十一烯酯(N-amidino)ethyl undec-10-enoate，UEm)可切換表面活性劑、2-甲基-1-對乙烯基芐基-1，4，5，6，-四氫嘧啶(2

3、-methyl-1-(4-vinylbenzyl)-1，4，5，6-tetrahydropyrimidine，SCm）可切換共聚單體、N-脒基十二烷基丙烯酰胺(N-amidino)dodecyl acrylamide，DAm)可切換反應型表面活性劑以及甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DMAEMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的嵌段共聚物（PDMAEMA10-b-PMMA14，PDM）大分子表面活性劑，并進行了苯乙烯(St)或甲基丙烯酸甲酯(MMA

4、)的乳液（共）聚合研究，制備得到通N2加熱或極少量堿發(fā)生凝聚、通CO2超聲可再分散且上述過程可逆的PSt或PMMA（共聚）膠乳。
　　本論文主要涉及:
　　(1)設計合成了7種脒類化合物:十二烷基脒(N-dodecylamidine，C12Am)、UEm、 N-脒基乙基十一烯酰胺(N-amidino)ethyl undec-10-enamide，UAm)、 N-脒基己基甲基丙烯酰胺(N-amidino)hexyl metha

5、crylamide，M6Am)、 N-脒基己基甲基丙烯酸酯((N-amidino)hexyl methacrylate，M6Em）、1，2-二甲基-1，4，5，6，-四氫嘧啶（1，2-dimethyl-1，4，5，6-tetrahydropyrimidine，DM6Cm）和N，N-二甲基乙脒(N，N-dimethyl ethyl amidine，DMEm)。通過電導測試，發(fā)現(xiàn)除UAm和M6Am因分子中含有易與脒基團形成氫鍵的活潑氫而沒有

6、CO2/N2切換能力，其他幾種脒類化合物都對CO2/N2觸發(fā)敏感，且環(huán)脒DM6Cm的切換效果最明顯。穩(wěn)定性研究表明環(huán)脒DM6Cm和2-甲基咪唑啉（2-methyl-2-imidazoline，MeIMD）以及含有酰胺基團的M6Am和UAm較穩(wěn)定，在實驗測試條件下未發(fā)生水解，而直鏈烷基脒C12Am、UEm和DMEm都發(fā)生不同程度的水解。
　　(2)使用UEm為可切換表面活性劑，通過乳液聚合，成功制備了穩(wěn)定的PSt膠乳。該表面活性劑有

7、很好的重復可切換能力。合成的PSt膠乳在通N2、45℃加熱條件下發(fā)生凝聚，凝聚的乳膠粒經(jīng)通CO2、超聲能實現(xiàn)再分散，且凝聚得到的膠乳淤漿與室溫烘干的干粉也能經(jīng)通CO2、超聲實現(xiàn)再分散。
　　(3)使用SCm為可切換共聚單體，通過無皂乳液聚合成功制備了穩(wěn)定的PSt、St/丙烯酸丁酯(BA)、St/MMA和St/丙烯腈(AN)（共聚）膠乳。該共聚單體有很好的重復可切換能力，耐熱和耐水解穩(wěn)定性也很突出。使用極少量堿，合成的膠乳能發(fā)生凝聚

8、，凝聚的乳膠粒經(jīng)通CO2、超聲能實現(xiàn)再分散，且凝聚得到的膠乳淤漿與室溫烘干的干粉也能經(jīng)通CO2、超聲實現(xiàn)再分散。
　　(4)使用DAm為可切換反應型表面活性劑，通過乳液聚合，成功制備了穩(wěn)定的PSt膠乳。該表面活性劑有良好的重復可切換能力。合成的PSt膠乳在加熱通N2條件下發(fā)生凝聚，凝聚的乳膠粒經(jīng)通CO2、超聲能實現(xiàn)再分散，該凝聚—再分散過程可逆。同時，合成的PSt膠乳具有突出的抗電解質(zhì)穩(wěn)定性。
　　(5)使用PDM為大分子表