新型助穩(wěn)定劑的合成及其在細(xì)乳液中的應(yīng)用.pdf

1、細(xì)乳液聚合除了具有常規(guī)乳液聚合的諸多優(yōu)點(diǎn)外,還具有某些常規(guī)乳液聚合所不具備的獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn),其獨(dú)特的液滴成核機(jī)理,使得乳液聚合能夠?qū)崿F(xiàn)從聚合前的液滴到聚合后乳膠粒之間一對一的拷貝,使得聚合物組成和粒徑可控,故而細(xì)乳液聚合法具有廣泛的用途。細(xì)乳液的穩(wěn)定及之后的單體聚合過程與細(xì)乳液所使用的乳化劑和助穩(wěn)定劑的結(jié)構(gòu)關(guān)系密切,并且直接涉及到細(xì)乳液穩(wěn)定的機(jī)理。本論文為深入探討細(xì)乳液穩(wěn)定的機(jī)理,設(shè)計合成了親水性和溶解度均可調(diào)節(jié)的可聚合型的非離子乳化劑丙烯

2、酸羥乙酯-2,4-甲苯二異氰酸酯-聚乙二醇(HEA-TDI-PEO),通過在苯乙烯輻射細(xì)乳液聚合中的應(yīng)用,研究了穩(wěn)定劑對細(xì)乳液穩(wěn)定的機(jī)制,并最終實(shí)現(xiàn)了細(xì)乳液體系中將乳化劑和助穩(wěn)定劑合二為一的創(chuàng)新性工作。接下來再將此新型細(xì)乳液穩(wěn)定劑與苯乙烯共聚得到一種非離子梳型表面活性劑P[St-HEA-TDI-PEO(1900)],研究表明,其對苯乙烯細(xì)乳液的穩(wěn)定效果優(yōu)于單獨(dú)的HEA-TDI-PEO。論文的主要研究成果如下:
　　 1.首先利用

3、縮聚反應(yīng)合成了一類新型的兼具乳化劑和助穩(wěn)定劑功能的可聚合型非離子乳化劑HEA-TDI-PEO,并研究了該乳化劑的表面活性。通過測定濃度,表面張力曲線得到含不同分子量PEO的乳化劑的臨界膠束濃度CMC值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著EO鏈的增長,其CMC值從5.12×104g/ml降低到4.01×10-4 g/ml。
　　 2.將合成的HEA-TDI-PEO乳化劑單獨(dú)作為配制苯乙烯細(xì)乳液的穩(wěn)定劑,并采用60Co-γ射線引發(fā)苯乙烯聚合,考察了

4、聚合前后液滴和乳膠粒的粒徑變化、聚合動力學(xué)及乳膠粒形貌。通過動力學(xué)曲線發(fā)現(xiàn),乳液聚合反應(yīng)沒有恒速期,動態(tài)光散射顯示,聚合前液滴尺寸略大于聚合后乳膠粒粒徑,液滴和乳膠粒數(shù)目基本相等,很好的符合了細(xì)乳液聚合的特征,證明該乳化劑確實(shí)具備了助穩(wěn)定劑的功能。對聚合后的乳膠粒進(jìn)行X射線光電子能譜分析(XPS)研究發(fā)現(xiàn),乳膠粒表面的氧元素和氦元素,證明該乳化劑能夠和單體進(jìn)行共聚反應(yīng),是一種可聚合的雙親性乳化劑。通過透射電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)HEA-TDI-P

5、EO(1900)在乳化劑用量為2％～2.5%的時候能得到粒徑分布均一的乳膠粒,用量過大或過小都不能形成粒徑分布均一的細(xì)乳液體系。這說明當(dāng)乳化劑具有合適的親水性和在水、油中的溶解度時,乳化劑其實(shí)也可以起到助穩(wěn)定劑的作用。進(jìn)一步闡明了細(xì)乳液的穩(wěn)定離不開高疏水性物質(zhì)對Ostwald熟化效應(yīng)的抑制作用。但此體系也有不足之處,單體的聚合速度慢,但是隨著乳化劑分子量的增加,轉(zhuǎn)化率也有所增加。
　　 3.用HEA-TDI-PEO(1900)與

6、St共聚反應(yīng)得到梳型的表面活性劑P[St-HEA-TDI-PEO(1900)]。通過測定濃度-表面張力曲線得到該表面活性劑的臨界膠柬濃度CMC值為3.86×10-4 g/ml,比未共聚的HEA-TDI-PEO(1900)更小,預(yù)計更能很好的起到助穩(wěn)定劑的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明,該表面活性劑作為單一穩(wěn)定劑對苯乙烯細(xì)乳液穩(wěn)定效應(yīng)優(yōu)于未共聚乳化劑的效應(yīng),當(dāng)乳化劑用量為2.5%的時候的細(xì)乳液聚合體系,得到的乳膠粒粒徑分布均一。同時該乳化劑還有助于