苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯在聚乙二醇水溶液中無皂乳液共聚及應(yīng)用.pdf

1、在聚乙二醇(PEG)水溶液中進行苯乙烯(St)/甲基丙烯酸甲酯(MMA)無皂乳液聚合，研究過程中發(fā)現(xiàn)體系會經(jīng)歷一個與傳統(tǒng)乳液聚合和傳統(tǒng)無皂乳液聚合完全不同的成核和增長過程，研究這個過程對認識無皂乳液聚合成核極具學(xué)術(shù)價值，也為制備穩(wěn)定、環(huán)境友好、粒徑小且分布窄的乳液提供一種新方法。論文首先研究了PEG參與的St/MMA無皂乳液聚合過程中各種物理和化學(xué)性質(zhì)的變化，分析了不同因素對聚合體系穩(wěn)定性的影響;通過研究PEG參與的St/MMA乳液聚合

2、體系，提出了溶解-再沉淀成核-聚并-脫析的新成核機理。將上述研究成果應(yīng)用在制備水性光油用乳液上，得到了綜合性能優(yōu)異的水性光油產(chǎn)品。
　　研究PEG參與的St/MMA無皂乳液聚合體系發(fā)現(xiàn)，含有PEG與不含PEG的St/MMA聚合體系的反應(yīng)過程有很大區(qū)別:含有PEG體系的反應(yīng)速度明顯低于無PEG體系;St/MMA在PEG水溶液中進行無皂乳液聚合時，粒子會經(jīng)歷一個由小變大，再由大至小的過程，同時體系粘度也會在粒徑突變的過程中產(chǎn)生一個峰值

3、。
　　利用最大泡壓法，研究了St/MMA體系在有、無PEG的情況下動態(tài)表面張力隨聚合過程的變化，發(fā)現(xiàn)St/MMA和引發(fā)劑形成的聚合物在PEG的作用下，可形成一種具有強表面活性的聚合物，表面活性高于PEG和無PEG參與體系的聚合物，但弱于混合單體及齊聚物，在轉(zhuǎn)化率僅5％時就已存在，是聚合物進入單體相的動力。
　　研究了不同因素對PEG參與的St/MMA無皂乳液聚合體系穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)PEG分子量及用量、引發(fā)劑用量、單體配比

4、、溫度和攪拌速度都會影響體系穩(wěn)定性。PEG分子量會影響位阻效應(yīng)的有效性，鏈長過短，與粒子表面接觸少而易脫落，不易形成有效位阻;鏈長過長，易形成粒子間的纏結(jié)或橋接;分子量在2000～4000較為適中。無PEG體系可穩(wěn)定得到粒徑達300nm以上的穩(wěn)定乳液體系;PEG用量為1％時，體系極不穩(wěn)定，易聚并成塊;PEG用量大于5％時，可形成穩(wěn)定粒子，粒徑在100nm以內(nèi)。當(dāng)引發(fā)劑KPS用量小于0.4％時，體系無法穩(wěn)定進行;當(dāng)KPS用量大于0.6％時

5、，體系可以穩(wěn)定進行，且聚合速率會隨引發(fā)劑用量的增加而逐漸增加。單獨使用St或MMA的體系，或St/MMA＜1/4時都無法得到穩(wěn)定體系;在適合單體配比中，MMA增加對聚合物速率的變化趨勢有一定影響。聚合溫度低于70℃時，體系無法穩(wěn)定進行，升高溫度可加快粒徑突變發(fā)生的時間，也可加快聚合速率。攪拌速度過低會使體系無法穩(wěn)定進行。
　　通過單體/PEG/共聚物三相體系的平衡線及隨聚合過程的三相組成變化，模擬不同轉(zhuǎn)化率時共聚物在水相或單體相中

6、含或不含PEG的各種情況下的分散狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)PEG的加入，會使St-MMA共聚物更容易從水相進入單體相，并將過量的PEG帶入單體相，而過量PEG會使進入單體相中并溶解的共聚物析出，并重新成粒子，從而導(dǎo)致粒子分布重新形成，并形成粒子堆。粒子表面吸附的PEG通過位阻效應(yīng)阻止粒子聚并。充滿粒子的單體相會使體系粘度增加，在攪拌的作用下，增加的體系粘度會使單體液滴破裂成更細小的液滴，粘度達到最大值后，單體則只存在于溶脹的粒子內(nèi)，水替代粒子周圍的空間