AMPS作用下无皂醋丙乳液的制备与性能研究

论文摘要

本文以丙烯酸丁酯（BA）作为改性单体,2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸（／AMPS）作为离子型功能性单体,KPS为引发剂,采用半连续种子乳液的方法进行VAc/BA/AMPS三元无皂乳液共聚,主要考察了以下的影响因素：功能单体用量、软硬单体配比、反应条件等对无皂乳液的粒径及其分布、转化率、凝胶率等。分析了AMPS这种功能单体对乳液稳定作用的机理。同时,采用动态激光粒度仪（PCS）表征无皂乳液乳胶粒子的大小及分布指数,透射电子显微镜（TEM）表征粒子形态,采用傅利叶变换红外光谱仪（FTIR）对共聚物化学结构进行了表征。此外,还考察了乳液的稳定性、共聚物玻璃化转变温度和热力学性能以及膜的耐水性、耐溶剂性以及机械性能等,并与常规乳化剂SDS制得的乳液与乳胶膜的各方面性能进行对比。实验结果证明：AMPS成功地聚合到了醋酸乙烯与醋丙共聚物中,AMPS分子中含有亲水性的磺酸基团,共聚后倾向于分布在粒子表面,使得所制备乳胶粒子表面带负电荷,产生粒子间的相互排斥作用以维持体系稳定,而这些基团都是由AMPS共聚引入的,粒子表面洁净,粒径均一；与含有乳化剂的乳液相比,AMPS的加入能够明显改善乳液的储存稳定性、耐电解质稳定性、耐酸碱性等；相比于常规乳液的乳胶膜,无皂乳液成膜后,在耐水性和耐溶剂性等方面性能有所改善,力学性能也更加优良。含有AMPS的无皂乳液聚合方法是改性聚醋酸乙烯乳液综合性能一种可行方法。本论文还讨论了VAc/B A/AMPS三元无皂乳液共聚合动力学,通过转化率—时间曲线以及反应速率对数与物料浓度对数关系的拟合,得到了聚合动力学方程,计算结果为：无皂乳液聚合初期遵循Ftich的均相成核机理,反应速率遵循Rp∞[AMPS]0.3204,Rp∞[KPS]0.4318, Rp∞[BA]0.3611的动力学机理,该聚合反应的表观活化能Ea为43.044KJ/mol。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 文献综述
• 1.1 乳液聚合理论的研究进展
• 1.2 乳液聚合新技术
• 1.2.1 非水介质中的乳液聚合
• 1.2.2 微乳液聚合
• 1.2.3 细乳液聚合
• 1.2.4 超浓乳液聚合
• 1.2.5 无皂乳液简介
• 1.2.5.1 无皂乳液聚合机理研究
• 1.2.5.2 无皂乳液聚合动力学
• 1.2.5.3 提高无皂乳液稳定性与固含量的方法
• 1.3 醋酸乙烯乳液聚合简介
• 1.3.1 醋酸乙烯乳液聚合理论研究现状
• 1.3.2 醋酸乙烯乳液技术的发展
• 1.3.2.1 共混改性
• 1.3.2.2 共聚改性
• 1.3.2.3 保护胶体改性
• 1.3.2.4 乳化剂改性
• 1.3.3 醋酸乙烯乳液应用及改性研究前景
• 1.4 AMPS特性与应用
• 1.5 本课题的研究目的及意义
• 第二部分 实验部分
• 2.1 实验原料与仪器
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验原料及规格
• 2.2 实验步骤
• 2.2.1 原料预处理
• 2.2.2 无皂乳液制备
• 2.2.3 无皂乳液聚合配方
• 2.3 结构表征与性能测试
• 2.3.1 乳液性能测定
• 2.3.2 结构表征
• 2.3.3 乳胶膜的性能测试
• 第三部分 结果与讨论
• 3.1 BA含量对乳液性能的影响
• 3.1.1 硬软单体配比VAc/BA对乳液最低成膜温度的影响
• 3.1.2 BA含量对聚合稳定性的影响
• 3.2 AMPS含量对乳液性能的影响
• 3.2.1 AMSP含量对乳液转化率的影响
• 3.2.2 AMPS含量对乳液稳定性及粒径的影响
• 3.2.3 不同含量AMPS对乳液粒子形态的影响
• 3.2.4 AMPS用量及乳化剂类型对乳液流变性能的影响
• 3.2.5 AMPS含量对乳液稳定性的影响
• 3.2.6 乳化剂类型对乳液耐电解质稳定性的影响
• 3.2.7 乳化剂类型及含量对乳液Zeta电位的影响影响
• 3.2.8 不同乳化剂的含量及类型对乳液耐酸碱性的影响
• 3.3 引发剂用量对乳液性能的影响
• 3.3.1 引发剂用量对转化率及聚合稳定性的影响
• 3.3.2 KPS用量对乳胶粒子粒径及其分布的影响
• 3.4 温度对乳液性能的影响
• 3.5 BA含量对共聚物及乳胶膜性能的影响
• 3.5.1 BA含量对共聚物玻璃化转变温度的影响
• 3.5.2 BA含量对乳胶膜耐水性的影响
• 3.5.3 BA含量对乳胶膜耐溶剂性的影响
• 3.5.4 BA含量对聚合物热稳定性的影响
• 3.6 AMPS用量对乳胶膜及共聚物性能的影响
• 3.6.1 AMPS用量对乳胶膜耐水性的影响
• 3.6.2 乳化剂类型及用量对乳胶膜耐溶剂性的影响
• 3.6.3 AMPS用量对共聚物热稳定性的影响
• 3.6.4 乳化剂种类对乳胶膜接触角的影响
• 3.6.5 AMPS用量对乳胶膜机械性能的影响
• 3.7 聚合物结构红外光谱表征
• 3.8 无皂乳液聚合动力学及粒径增长机理研究
• 3.8.1 半连续投料方式下粒径增长趋势
• 3.8.2 VAc-BA-AMPS无皂乳液聚合动力学
• 结论
• 参考文献
• 在读期间发表（待发表）的论文
• 致谢