功能性单体作用下无皂苯丙乳液的合成与性能研究

论文摘要

本文以少量2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠（AMPS）和烯丙氧基羟丙基磺酸钠（AHPS）作为功能性单体,即可聚合反应性乳化剂,以过硫酸钾（KPS）为引发剂,以苯乙烯（St）和丙烯酸丁酯（BA）为共聚单体,采用半连续种子乳液聚合法制备一系列体系稳定、固含量高达50%的聚（苯乙烯／丙烯酸丁酯）P（St/BA）的无皂乳液。考察了单体配比、功能性单体AMPS和AHPS的用量以及引发剂KPS的用量等因素对无皂乳液的一些性能（比如单体最终转化率、聚合稳定性、乳胶粒粒径、乳液体系的Zeta电位值等）和乳胶膜的性能（比如耐水性、耐溶剂性）的影响；考察了单体配比对无皂乳液聚合物玻璃化转变温度的影响；并且通过傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对无皂乳液共聚物的结构进行了表征。同时,采用动态激光粒度仪PCS和透射电镜（TEM）对无皂乳液乳胶粒子的大小、分布及形态结构进行表征；考察了无皂乳液的稳定性（比如耐电解质稳定性、稀释稳定性、机械稳定性、冻融稳定性和对pH稳定性等）,并且与采用常规乳化剂SDS制得的乳液综合性能进行对比。实验结果表明,两种功能性单体成功地聚合到了无皂苯丙乳液中。随着功能性单体用量的增加,无皂乳液的乳胶粒粒径逐渐下降,无皂乳液乳胶膜的吸水率逐渐增加；随着功能性单体用量的增加,乳液体系的Zeta电位的绝对值先增加后减小,均高于常规乳液体系Zeta电位的绝对值；无皂乳液乳胶粒粒径高于常规乳液的粒径,粒径分布均一,无皂乳液乳胶膜的吸水率远远低于常规乳液乳胶膜；同样,随着引发剂的用量增加,无皂乳液的乳胶粒粒径也逐渐减少,而乳胶膜的耐水性则逐渐增加：随着苯乙烯含量的下降,无皂乳液乳胶粒的平均粒径逐渐增大,共聚物的玻璃化转变温度Tg实测值逐渐增加；乳液稳定性结果测试表明,用功能性单体AMPS和AHPS制得的无皂乳液比用常规乳化剂SDS制得的常规乳液具有更好的耐电解质稳定性和对pH稳定性,无皂乳液和常规乳液的稀释稳定性和机械稳定性都较好,而冻融稳定性均较差。无皂乳液的黏度测试显示,所制得的无皂乳液为假塑性非牛顿流体,乳液的表观黏度随剪切速率的增大而减小,乳液剪切变稀。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 无皂乳液聚合的研究
• 1.2 无皂乳液聚合的机理
• 1.2.1 成核机理
• 1.2.2 无皂乳液聚合的粒子增长机理
• 1.3 无皂乳液聚合的稳定性
• 1.3.1 影响无皂乳液聚合稳定的因素
• 1.3.2 提高无皂乳液聚合稳定性的方法
• 1.4 无皂乳液聚合技术的发展
• 1.4.1 采用可聚合乳化剂的无皂乳液聚合体系
• 1.4.2 采用低分子齐聚物作乳化剂的无皂乳液聚合体系
• 1.5 无皂乳液的应用
• 1.5.1 应用于涂料与胶點剂
• 1.5.2 制备单分散性高分子微球和功能性微球
• 1.5.3 生产均匀分散含有无机填料和聚合物的复合材料
• 1.6 功能性单体应用于无皂丙烯酸酯类乳液的研究进展
• 1.7 本课题的研究目的与意义
• 第二章 St/BA/AMPS无皂乳液聚合体系
• 引言
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料与试剂及规格
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 无皂苯丙乳液的制备
• 2.1.3.1 无皂乳液聚合配方
• 2.1.3.2 无皂苯丙乳液的制备
• 2.1.4 性能测试及表征
• 2.1.4.1 乳液基本性能的测定
• 2.1.4.2 乳液稳定性的测定
• 2.1.4.3 乳胶膜的性能表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 无皂乳液乳胶粒子形态
• 2.2.2 单体配比对乳液性能的影响
• 2.2.2.1 单体配比对乳液聚合稳定性的影响
• 2.2.2.2 单体配比对乳胶粒平均粒径的影响
• 2.2.2.3 单体配比对乳液乳胶膜的玻璃化转变温度的影响
• 2.2.3 AMPS用量对无皂乳液性能的影响
• 2.2.3.1 AMPS用量对聚合稳定性和单体转化率的影响
• 2.2.3.2 AMPS的用量对无皂乳液乳胶粒粒径的影响
• 2.2.3.3 AMPS的用量对无皂乳液Zeta电位的影响
• 2.2.4 KPS的用量对无皂乳液性能的影响
• 2.2.4.1 KPS的用量对聚合稳定性和单体转化率的影响
• 2.2.4.2 KPS用量对无皂乳液乳胶粒粒径的影响
• 2.2.5 无皂乳液的黏度
• 2.2.6 无皂乳液与常规乳液的稳定性
• 2.2.6.1 耐电解质稳定性
• 2.2.6.2 稀释稳定性
• 2.2.6.3 机械稳定性
• 2.2.6.4 冻融稳定性
• 2.2.6.5 对pH稳定性
• 2.2.7 AMPS无皂乳液共聚物的红外光谱图
• 2.2.8 乳胶膜的耐水性
• 2.2.8.1 AMPS用量对无皂乳液乳胶膜吸水率的影响
• 2.2.8.2 KPS对无皂乳液乳胶膜吸水率的影响
• 2.2.9 乳化剂用量对乳胶膜耐溶剂性的影响
• 2.2.10 无皂乳液聚合物耐热性能分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 St/BA/AHPS无皂乳液聚合体系
• 引言
• 3.1 实验部分
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 无皂乳液乳胶粒的粒子形态
• 3.2.2 AHPS用量对无皂乳液性能和乳胶膜耐水性的影响
• 3.2.2.1 AHPS用量对无皂乳液单体最终转化率的影响
• 3.2.2.2 AHPS用量对无皂乳液乳胶粒粒径的影响
• 3.2.2.3 AHPS用量对无皂乳液Zeta电位的影响
• 3.2.2.4 AHPS用量对乳胶膜耐水性的影响
• 3.2.3 KPS用量对无皂乳液性能和乳胶膜耐水性的影响
• 3.2.3.1 KPS用量对无皂乳液单体最终转化率的影响
• 3.2.3.2 KPS用量对无皂乳液乳胶粒粒径的影响
• 3.2.3.3 KPS用量对乳胶膜耐水性的影响
• 3.2.4 无皂乳液的耐电解质稳定性测试
• 3.2.5 AHPS无皂乳液共聚物的红外光谱图
• 3.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 作者在读期间发表的论文
• 致谢