阳离子型苯丙乳液的合成及制备可再分散乳胶粉的研究

论文摘要

阳离子型乳液的基本特征是乳胶粒表面或聚合物本身带正电荷。由阳离子型苯丙乳液制备的可再分散乳胶粉所成胶膜的耐水性及机械性能比普通的苯丙乳液制备的好,因此合成阳离子型苯丙乳液并制备可再分散乳胶粉具有重要的应用价值。本研究首先通过粒子设计和工艺优化,合成了阳离子型核壳结构的苯丙乳液,然后对其进行喷雾干燥,制备可再分散乳胶粉。并借助差热分析（DSC）、透射电镜（TEM）等对制备的乳液及所成胶膜、可再分散乳胶粉进行了表征与分析。以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（St）为硬单体,丙烯酸丁酯（BA）为软单体,丙烯酰胺（AM）为功能性单体,设计了具有“软核硬壳”结构的乳胶粒子,考查了聚合反应温度、乳化剂用量、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）用量等因素对聚合反应体系、乳液及所成胶膜、可再分散乳胶粉性能的影响,得到了合成阳离子型苯丙乳液的最佳配方和工艺条件:采用半连续种子乳液聚合法、聚合反应温度为80℃,种子单体用量为10%（占单体总质量的百分数）;乳化剂采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）,其用量为2%;选取偶氮二异丁眯盐酸盐（AIBA）为引发剂,其用量为0.53%;DMC用量为2%且DMC:AM=1:1。此条件下得到的乳液主要性能参数为:粒径105nm,粘度225 mPa·s,固含量36.6%,pH值5.06.0,体系ξ电位45.1mV。DSC测试显示,合成的阳离子苯丙乳胶粒核层与壳层的玻璃化转变温度（Tg）分别为-17℃和65℃;透射电镜（TEM）照片显示,乳胶粒子呈明显的核壳结构。用自制的阳离子型苯丙乳液经喷雾干燥制备可再分散乳胶粉,对干燥过程中的预处理工艺、喷雾干燥塔进口温度、进料流量、保护胶用量等因素进行研究。结果表明:对乳液不调pH值、喷雾干燥塔进口温度为120℃,进料泵最佳转速为30 rpm,加入1%（占乳液总质量的百分数）的保护胶体PVA-205,在此条件下干燥能得到含水率低、再分散性较好的可再分散乳胶粉。扫描电镜（SEM）测试表明,可再分散乳胶粉粒子表面光滑,单个可再分散乳胶粉颗粒形状基本呈球型,平均粒径在10-30μm左右,可再分散乳胶粉不粘连,能自由流动,加入水中能再分散。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 阳离子型丙烯酸系聚合物乳液
• 1.1.1 阳离子型丙烯酸系聚合物乳液简介
• 1.1.2 阳离子型丙烯酸系聚合物乳液的国内外研究现状
• 1.2 阳离子丙烯酸系聚合物乳液的合成方法
• 1.2.1 常规乳液聚合法
• 1.2.2 反相乳液聚合法
• 1.2.3 种子乳液聚合及无皂乳液聚合
• 1.2.4 转型法
• 1.3 阳离子型丙烯酸系聚合物乳液的应用
• 1.3.1 水处理
• 1.3.2 造纸
• 1.3.3 皮革
• 1.3.4 涂料
• 1.4 可再分散乳胶粉的制备概述
• 1.4.1 干燥工艺
• 1.4.2 可再分散性乳胶粉的作用机理
• 1.4.3 可再分散性乳胶粉的应用现状
• 1.5 本论文的研究意义、研究内容及创新点
• 1.5.1 本论文的研究意义
• 1.5.2 本论文的研究内容
• 1.5.3 本论文的创新之处
• 第二章 阳离子型苯丙乳液的合成
• 2.1 阳离子型苯丙乳液的原料选择、配方与聚合工艺
• 2.1.1 原料的选择
• 2.1.2 聚合工艺
• 2.1.3 聚合方法
• 2.1.4 阳离子型苯丙乳液的配方与工艺设计
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器及装置
• 2.2.3 乳液的性能测试
• 2.3 反应条件的确定
• 2.3.1 聚合反应温度的确定
• 2.3.2 乳化剂用量对乳液体系的影响
• 2.3.3 引发剂种类及用量对乳液体系的影响
• 2.3.4 种子单体用量对乳液体系的影响
• 2.3.5 阳离子单体DADMAC 对乳液体系的影响
• 2.3.6 阳离子单体DMC 对乳液体系的影响
• 2.4 苯丙乳液的性能测试与结构表征
• 2.4.1 粒径分析
• 2.4.2 透射电镜（TEM）分析
• 2.4.3 红外吸收光谱（FTIR）分析
• 2.4.4 差示扫描量热（DSC）分析
• 2.5 最佳配方及聚合工艺下的阳离子型苯丙乳液性质
• 2.6 本章小结
• 第三章 可再分散乳胶粉的制备
• 3.1 引言
• 3.2 可再分散乳胶粉的制备
• 3.2.1 喷雾干燥装置及制备过程
• 3.2.2 喷雾干燥条件的确定
• 3.2.3 可再分散乳胶粉的性能分析方法
• 3.3 影响可再分散乳胶粉性能的因素分析
• 3.3.1 进口温度对可再分散乳胶粉性能的影响
• 3.3.2 进料流量对可再分散乳胶粉性能的影响
• 3.3.3 PVA-205 用量对可再分散乳胶粉性能的影响
• 3.3.4 亲水性阳离子单体DMC 的影响
• 3.3.5 可再分散乳胶粉的结构形态分析
• 3.4 本章小结
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的与学位论文相关的学术论文
• 致谢
• 附件