苯丙乳液的粒子设计和粒径控制研究

论文摘要

本文通过乳液聚合反应,制备出粒径尺寸在90m到1.3μm不等的苯丙乳液,用激光粒度仪测定其粒径分布,发现呈良好的单分散性。通过分析表面活性剂、聚合工艺、单体浓度和配比、功能单体、助溶剂和离子强度等因素对微球粒径的影响,最终得到相应的粒径变化规律。以KL-100、COPS-1、A-103、CO-436、吐温-20、吐温-80、AMPS、JFR1986和十二烷基硫酸钠等不同表面活性剂为乳化剂,苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸为主要单体进行乳液聚合,得到粒径尺寸不等的一系列苯丙乳液,其中以KL-100为乳化剂得到的乳液粒径最大,而以常规乳化剂十二烷基硫酸钠得到的粒径最小。通过对比发现,表面活性剂的分子结构和分子量对微球的尺寸有着较大的影响,疏水链越长则粒径越大；亲水基亲水性越强则粒径越小；用含双键的反应性表面活性剂也能制得粒径较大的微球。复配的表面活性剂用于乳液聚合中,粒径的尺寸能表现出相应的折中效应,但也有少量的例外。改变表面活性剂对成膜硬度的影响不明显,但对耐水性影响较大。通过聚合工艺的变化,发现这一因素对粒径的尺寸也有着一定的影响,实验证明以预乳化工艺得到的粒径尺寸最大,而以间歇法得到的粒径尺寸最小。在体系的组成方面,单体的含量越高,则粒径也相应增大,但分布随之变宽；随着软硬单体配比的升高,粒径的尺寸也有相应的增大；随着功能单体丙烯酸的质量分数升高,粒径则是先减小后增大,并在其质量分数为单体量1/5时达到最小值。各类添加物也对粒径有一定的影响,通过添加电解质、非极性助溶剂和大分子多元醇等物质都能在一定程度上使粒径增大,但添加量过多时会让分布变宽或者聚合难以进行。以石油醚和丙烯酸为主要原料,合成了一种两亲高分子表面活性剂,并对这种表面活性剂的各种性质进行了分析。以这种表面活性剂为乳化剂进行乳液聚合,得到了粒径尺寸为0.62μm的苯丙乳液,且各项成膜性质较好。实验也表明,由于链段越长就越容易卷曲,仅仅是增大链长或者分子量并不能有效地提高粒径尺寸,关于表面活性剂和粒径变化间的复杂关系,国内外都还尚需系统化的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 表面活性剂对粒径的影响
• 1.2 乳液聚合方法对粒径的影响
• 1.3 乳液聚合工艺对粒径的影响
• 1.4 其它因素对粒径的影响
• 1.5 大粒径乳液的应用
• 1.6 本课题研究的目的、意义及创新点
• 2 实验部分
• 2.1 实验药品与仪器
• 2.2 乳液聚合实验方法
• 2.3 两亲高分子表面活性剂的制备
• 2.4 测试与表征
• 3 不同表面活性剂对苯丙乳液粒径的影响
• 3.1 引言
• 3.2 各种表面活性剂的性质及反应条件的确定
• 3.3 表面活性剂的疏水基对粒径的影响
• 3.4 表面活性剂的亲水基对粒径的影响
• 3.5 表面活性剂的双键和其他结构对粒径的影响
• 3.6 表面活性剂的复配对粒径的影响
• 3.7 不同表面活性剂对乳液性能的影响
• 3.8 本章小结
• 4 不同聚合工艺对苯丙乳液粒径和性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 聚合工艺对苯丙乳液粒径的影响
• 4.3 聚合工艺对苯丙乳液性能的影响
• 4.4 本章小结
• 5 其它因素对苯丙乳液粒径和性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2. 单体浓度对苯丙乳液粒径的影响
• 5.3 软硬单体比例对苯丙乳液粒径的影响
• 5.4 功能单体对苯丙乳液粒径的影响
• 5.5 电解质浓度对苯丙乳液粒径的影响
• 5.6 助溶剂对苯丙乳液粒径的影响
• 5.7 大分子多元醇对苯丙乳液粒径的影响
• 5.8 本章小结
• 6 一种新的两亲高分子表面活性剂的合成及在苯丙乳液聚合中的应用
• 6.1 引言
• 6.2 表面活性剂的合成实验初探
• 6.3 两亲表面活性剂用于乳液聚合的初探
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献