苯乙烯/丙烯酸酯无皂乳液聚合研究

论文摘要

本文对比研究了苯乙烯（ST）/内烯酸丁酯（BA）/丙烯酸（AA）、苯乙烯（ST）/丙烯酸丁酯（BA）烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵（SR-10）、苯乙烯（ST）/丙烯酸丁酯（BA）烯丙氧基脂肪醇聚氧乙烯醚（ER-10）体系的无皂乳液聚合,探讨了聚合工艺条件对聚合过程的影响,从乳胶粒子粒径、形貌、乳胶膜表面能等不同角度研究无皂苯丙乳液的性能。通过向ST/BA中加入水溶性单体丙烯酸（AA）合成三元无皂乳液,考察了聚合体系中丙烯酸用量、中和度和引发剂用量等因素对乳液稳定性、单体转化率、乳胶粒粒径及其分布的影响,并对乳胶粒子成核机理进行了探讨。结果表明：在丙烯酸用量为单体总质量的10%、体系pH为5.6时,可以得到稳定的无皂苯丙乳液;在中和度一定的条件下,单体转化率随丙烯酸和引发剂用量的增加而增大,体系以均相成核方式为主,乳胶粒子的单分散系数小于1.03。反应性乳化剂性质的差异对ST/BA无皂乳液聚合及乳液性能存在较大的影响。用阴离子反应性乳化剂SR-10参与共聚,不论采用何种工艺均可制备性能稳定的无皂乳液,且乳胶粒子的粒径随SR-10增加而减小,乳胶膜的耐水性由SR-10的用量、SR-10与单体的共聚反应活性共同决定；当SR-10的用量为单体2%时,乳胶膜的耐水性最好,转化率最高,凝聚率最低。非离子反应性乳化剂ER-10的HLB值为12,不能较好的乳化单体,反应初期的浓度远远超过了其临界胶束浓度200mg/L,形成了大量的初始乳胶粒子。随着聚合反应的进行,ER-10与ST/BA发生共聚反应之外,其自身也发生了均聚,整个聚合体系中产生了大量的水溶性单体均聚物或富含共聚单体的水溶性共聚物,因而聚合得到的乳液稳定性较差。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 无皂乳液聚合的理论研究
• 1.1.1 成核机理
• 1.1.2 成粒机理
• 1.1.3 反应动力学研究
• 1.2 无皂乳液聚合制备方法
• 1.2.1 引发剂碎片法
• 1.2.2 水溶性单体共聚法
• 1.2.3 反应性乳化剂共聚法
• 1.2.4 超声无皂乳液聚合法
• 1.3 影响无皂乳液聚合稳定性的因素
• 1.3.1 结构
• 1.3.2 表面活性物质
• 1.3.3 静电
• 1.4 提高无皂乳液聚合稳定性的方法
• 1.4.1 利用聚合物链末端的亲水性引发剂碎片
• 1.4.2 在乳胶粒表面引入活性物质
• 1.4.3 提高乳胶粒表面的电荷密度
• 1.4.4 在乳胶粒表面引入亲水性物质
• 1.4.5 调整聚合反应的分散介质
• 1.4.6 选择适当的无皂乳液制备工艺
• 1.5 乳液聚合过程工艺评价
• 1.6 无皂乳液的应用研究
• 1.7 选题的背景及意义
• 1.8 研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料及设备
• 2.2 无皂乳液聚合工艺
• 2.2.1 水溶性单体共聚无皂乳液合成
• 2.2.2 反应性乳化剂共聚法无皂乳液合成
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 固含量
• 2.3.2 转化率的测定
• 2.3.3 稳定性的检测
• 2.3.4 粒度
• 2.3.5 粒子形态的表征
• 2.3.6 粒径及粒径分布的测定
• 2.3.7 PH值的测定
• 2.3.8 表面张力的测定
• 2.3.9 HLB值的测定
• 2.3.10 接触角的测定
• 2.3.11 乳胶膜吸水率的测定
• 2.3.12 相对分子量测定
• 第三章 苯乙烯/丙烯酸丁酯/丙烯酸无皂乳液聚合
• 3.1 合成条件对乳液稳定性的影响
• 3.2 单体组成及工艺参数对聚合速率的影响
• 3.2.1 丙烯酸用量对聚合速率的影响
• 3.2.2 引发剂用量对聚合速率的影响
• 3.3 单体组成及工艺参数对乳胶粒子粒径及其分布的影响
• 3.3.1 AA的量对乳胶粒粒径及其分布的影响
• 3.3.2 加料方式对乳胶粒径及其分布的影响
• 3.3.3 中和度对乳胶粒径及其分布的影响
• 3.3.4 引发剂用量对乳胶粒粒径及其分布的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 苯乙烯/丙烯酸丁酯/阴离子反应性乳化剂（SR-10）无皂乳液聚合
• 4.1 SR-10临界胶束浓度（CMC）的测定
• 4.2 聚合工艺对ST/BA/SR-10无皂乳液聚合的影响
• 4.2.1 聚合工艺对ST/BA/SR-10无皂乳液乳胶粒大小及分布的影响
• 4.2.2 聚合工艺对ST/BA/SR-10无皂乳液乳胶膜亲水性能的影响
• 4.2.3 聚合工艺对ST/BA/SR-10无皂乳液乳胶膜耐水性能的影响
• 4.3 SR-10用量对无皂乳液性能的影响
• 4.3.1 对乳胶粒粒径大小及其分布的影响
• 4.3.2 对无皂乳液聚合稳定性的影响
• 4.3.3 对无皂乳液乳胶膜亲水性的影响
• 4.3.4 对无皂乳液乳胶膜耐水性的影响
• 4.3.5 对无皂乳液稳定性的影响
• 4.4 ST/BA/SR-10无皂乳液分子量及分子量分布
• 4.5 引发剂的浓度的影响
• 4.6 单体滴加时间的影响
• 4.7 搅拌速度的影响
• 4.8 反应温度的影响
• 4.9 本章小结
• 第五章 苯乙烯/丙烯酸丁酯/非离子反应性乳化剂（ER-10）无皂乳液聚合
• 5.1 ER-10临界胶束浓度（CMC）和HLB值的测定
• 5.2 聚合工艺对ST/BA/ER-10无皂乳液性能的影响
• 5.2.1 聚合工艺对ST/BA/SR-10无皂乳液乳胶粒大小及分布的影响
• 5.2.2 聚合工艺对无皂乳液聚合转化率的影响
• 5.2.3 聚合工艺对ST/BA/ER-10无皂乳液乳胶膜亲水性能的影响
• 5.2.4 聚合工艺对ST/BA/ER-10无皂乳液乳胶膜耐水性能的影响
• 5.2.5 聚合工艺对ST/BA/ER-10无皂乳液稳定性的影响
• 5.3 ST/BA/ER-10无皂乳液分子量的测定
• 5.4 反应性乳化剂性质对苯丙无皂乳液聚合的影响
• 5.4.1 反应性乳化剂对无皂乳液分子量的影响
• 5.4.2 反应性乳化剂对无皂乳液聚合稳定性及乳胶膜性能的影响
• 5.5 适合苯丙无皂乳液聚合的反应性乳化剂选用原则探讨
• 5.6 展望
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文