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《种子乳液聚合的研究进展_邵谦》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第10期高分子通报·57·种子乳液聚合的研究进展1,2＊122邵谦,王成国,郑衡,王建明(1.山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室,济南250061;2.山东科技大学化学与环境工程学院,青岛266510)摘要:种子乳液聚合法因具有乳液稳定性更好、粒径分布窄、易控制等优点,在乳胶粒子设计及制备各种功能性胶乳方面具有重要作用,是制备高固含量乳液及具有核壳结构乳液的最常见最简便的方法。本文综述了近年来种子乳液的聚合工艺、聚合机理,包括接枝机理、互穿聚合物网络机理、聚合物沉积机理、种子表面聚合机理和离子键合机
2、理等,以及种子乳液聚合在乳胶粒子设计方面的应用研究进展,并讨论了影响种子乳液聚合的各种因素。关键词:种子乳液;乳液聚合;粒子设计传统的乳液聚合制得的聚合物乳胶粒粒径一般较小,且粒径分布较宽,不能满足特殊需要。20世纪[1]70年代,Williams根据苯乙烯种子乳液聚合动力学和溶胀等数据首先提出了核壳理论。80年代日本神[2]户大学的Okubo教授提出了“粒子设计”的新概念,在不改变乳液单体组成的前提下改变了乳胶粒子的结构。与其它方法制备的乳液相比,种子乳液聚合法制备的乳液具有稳定性更好、粒径分布窄、易控制等优
3、点。利用种子乳液聚合技术可以容易地制得不同结构的胶乳,是制备高固含量乳液最常见最简便的方[3,4]法,也是实用化的制备各种功能性胶乳的重要方法之一。本文就近年来种子乳液聚合的工艺、机理研究及在乳胶粒子设计方面的应用进行了综述,并讨论了影响种子乳液聚合的各种因素。1种子乳液聚合工艺种子乳液聚合法是核壳型乳液的典型制备方法,形成的高聚物一般是均聚物或共聚物,所以制备方[5]法和通常的乳液聚合工艺基本相同。根据壳层单体的加入方式,可以分为间歇法、溶胀法、半连续法、连续法。间歇法是按配方一次性将种子乳液、水、引发剂、乳
4、化剂、壳层单体加入到反应器中,升温至反应温度进行聚合。溶胀法是将壳层单体加入到种子乳液中,在一定温度下溶胀一段时间,然后再升温至反[6]应温度后加入引发剂进行聚合。Ugelstad介绍了一种制备单分散性胶乳的两步溶胀法,制备出新型的核壳粒子。半连续法是将水、乳化剂和种子乳液加入到反应器中,升温至反应温度后加入引发剂,然后再将壳层单体以一定速度滴加进行聚合。连续法是在搅拌下将单体、引发剂加入到种子乳液中,然后将所得的混合液连续地滴加到溶有乳化剂的水中进行聚合。工业上普遍采用半连续种子乳液聚合法。种子乳液聚合过程中
5、易产生新胶粒,不利于乳液的稳定及最后的性能。为了避免新胶粒的产生,可以采用如下三种方法:(1)进行胶粒增长反应实验,严格控制反应体系的加料速度,维持聚合体系的单体转化率始终处于较高水平,使聚合体系处于“饥饿”状态;(2)在合成时尽量少用乳化剂,第一步的胶粒增长反应过程中可采用无皂乳液聚合;(3)采用加入油溶性引发剂的方法予以避免。作者简介:邵谦(1964-),女,博士研究生,主要从事高分子材料合成方面的研究;＊通讯联系人,Email:gss620818@163.com.·58·高分子通报2007年10月2种子乳
6、液聚合机理种子乳液聚合中的种子分为外加型和自生成型。目前常用的是自生成种子法,首先用乳液聚合法将成核单体合成种子乳液,然后按一定的方式将第二单体加入到种子乳液中聚合制得。其基本原理如下图所示:图1种子乳液聚合的基本原理Figure1Thebasicprincipleofseededemulsionpolymerization壳层单体与种子乳液聚合成乳胶粒的生成机理主要有以下五种:(1)接枝机理该机理认为在核与壳之间存在一过渡层,它是由第二单体接枝到种子聚合物上形成[7]的,这个过渡层降低了核与壳聚合物间的界面能
7、,从而使复合粒子得以稳定。Pedro等用种子乳液聚合法,把DMAEMA(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)成功地接枝到天然橡胶上,通过NMR证实了分枝的存在。王[8]郁翔等采用预乳化种子乳液聚合法,通过甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯接枝共聚反应,制得了抗冲击[9]改性剂乳液。叶志斌等通过正交实验,考察了各个单体的用量及其它因素对丙烯酸酯接枝天然橡胶胶乳的转化率和接枝率的影响,得到了转化率高且稳定的乳液,可以用于压敏胶胶乳的制备。(2)互穿聚合物网络(IPN)机理在核壳乳液聚合反应体系中加入交联剂,使核层、壳层中一者或两者发生
8、交联,聚合物分子链相互贯穿并以化学键的方式各自交联而形成网络结构,生成互穿聚合物网络[10][11]乳液。晏欣等利用种子乳液聚合和双丙酮丙烯酰胺与己二酰肼的交联反应合成了自交联乳胶IPN,该乳胶为微观层次互穿,互穿几率大,协同效应好,具有优异的阻尼性能,可以方便地以水基涂料的形式[12]应用。严伟才等采用原位聚合和互穿网络的方法,以氟树脂乳液作为种子乳液,合成了聚丙烯酸酯和氟树脂胶乳型
