不透明聚合物纳米中空微球的合成与性能

论文摘要

不透明聚合物是一种中空结构的聚合物微球，因壳层聚合物与中空部分空气或水等小分子物质的折光指数差异较大而具有良好的遮光性能，且具有可形变性、高稳定性和比重小等优异性能，中空聚合物的性质取决于壳层聚合物组成结构、微球和中孔的大小和微球内部填充物质种类，论文以丙烯酸酯类和苯乙烯为共聚体系制备了不透明聚合物中空微球，并对制备过程中的影响中空微球的结构与性能的参数进行了系统考察，实现了微球形态和大小的“可控”。本文采用种子乳液聚合的方法制备了核含有一定量羧酸基团的内亲水-外亲油的核壳聚合物，然后对核壳聚合物乳液进行溶胀处理，得到粒径在0.2～0.8μm可控、中空率在20％～50％范围可控、形态清晰规整的不透明聚合物中空微球乳液。以制备稳定的、粒径均一、结构清晰的内亲水-外亲油的核壳聚合物乳液为目标，在种子乳液、核乳液及核壳乳液的制备过程中，本文详细研究了聚合工艺参数，包括乳化剂、羧基单体MAA、单体加料方式、交联剂、壳中羧基单体及核壳单体用量比等因素对制备核壳乳液及碱溶胀后得到中空微球大小形态的影响；在碱溶胀过程中详细研究了碱种类、碱溶胀温度、溶胀时间和初始pH值对中空微球大小和形态的影响。确定了合适的聚合物配方和碱溶胀工艺。并采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对不透明聚合物中空微球的内部和表面形态及微球大小、中空孔径进行了表征。在上述研究基础上，本文结合中空微球形成的机理，提出了对不透明聚合物中空微球形态和大小的“控制”方法。合成的不透明聚合物与商业化产品HIQUE 280S进行了组成与形态方面的比较，合成的不透明聚合物粒径更为均一、形态和大小可控。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 第2章 文献综述
• 2.1 不透明聚合物中空微球的制备方法
• 2.1.1 碱溶胀法
• 2.1.2 其它制备方法
• 2.2 不透明聚合物中空微球的应用
• 2.2.1 乳胶漆涂料
• 2.2.2 皮革
• 2.2.3 水性油墨
• 2.2.4 纸张涂料
• 2.2.5 其它用途
• 2.3 研究思路与方法
• 2.3.1 不透明聚合物分子设计与形态设计
• 2.3.2 制备实验方法
• 第3章 实验部分
• 3.1 实验原料
• 3.2 实验装置
• 3.3 实验步骤
• 3.3.1 种子乳液的合成
• 3.3.2 核乳液的合成
• 3.3.3 壳层制备
• 3.3.4 碱处理
• 3.4 测试及表征
• 3.4.1 固含量和转化率的测定
• 3.4.2 凝胶率的测定
• 3.4.3 玻璃化转变温度的测定
• 3.4.4 乳胶粒形态的表征
• 3.4.5 乳胶粒粒径的表征
• 第4章 结果与讨论
• 4.1 稳定的、粒径均一的核壳聚合物乳胶粒子的制备
• 4.1.1 聚合工艺的选择
• 4.1.2 种子乳液的制备
• 4.1.3 核乳液的制备
• 4.1.4 核壳乳液的制备
• 4.1.5 小结
• 4.2 碱溶胀法制备结构清晰的不透明聚合物中空微球
• 4.2.1 碱种类的影响
• 4.2.2 碱处理初始pH值的影响
• 4.2.3 碱处理温度的影响
• 4.2.4 碱处理时间的影响
• 4.2.5 小结
• 4.3 不透明聚合物中空微球的“可控”行为
• 4.3.1 种子乳胶粒的影响
• 4.3.2 核单体用量与种子乳液用量比的影响
• 4.3.3 核中MAA用量的影响
• 4.3.4 核壳比的影响
• 4.3.5 壳中MAA用量的影响
• 4.3.6 碱溶胀条件的影响
• 4.3.7 小结
• 4.4 实验制备不透明聚合物与商品不透明聚合物 HIQUE对比
• 第5章 结论
• 参考文献
• 附录 作者攻读硕士期间撰写文章
• 致谢