乳液聚合中聚合物特性对粒子成核与增长机理的影响研究

摘要

本论文主要借助动态激光粒度仪(DLS)、接触角测量仪、差示扫描量热分析仪(DSC)，详细研究了丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯乳液乳液聚合机理，阐明了不同性质的单体对粒子成核及增长机理的影响及其原因。并且利用粒子聚并式增长的方法成功制备了高固含量、窄粒径分布的胶乳。
　　(1)研究了丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯乳液聚合过程中乳胶粒子的形成与增长过程。研究发现粒子的形成与增长方式不是按照传统的方式进行，而是按照聚并的方式进行增长。在研究固含量对乳液聚合中粒子的稳定性影响时，发现对于同一种单体，随着固含量的增加，聚合过程中以及最终所得的粒子尺寸逐渐增加;达到相同单体转化率所需的时间增长。在研究条件下，随着固含量的提高，其粒子的增长期延长，进而导致粒子尺寸的增加;与此同时，粒子之间的距离会随着粒子尺寸的增大而减小，这会促使粒子的碰着几率增大，有利于粒子聚并发生。而粒子的亲水性正是决定粒子聚并程度的关键因素，粒子亲水性越强，粒子聚并程度越大，越有利于制备大粒径乳胶粒子。
　　(2)研究了亲水性不同的单体对粒子聚并式增长方式的影响。研究发现，亲水性对乳液的稳定性起着关键性的作用。由于亲水性的不同，使得乳液的最终固含量也不同。PS、PMMA、PBA乳液的最终固含量分别为40wt％、50wt％和60wt％。随着亲水性的增加，乳化剂在乳胶粒子表面的排列越来越松散，降低了粒子的静电斥力势能，使得粒子稳定性下降，进而提高了粒子聚并得能力。在研究聚并程度时，发现了当单体的亲水性越大，固含量越高时，乳液越不稳定，这主要是因为当单体含量增加时，乳化剂分子在粒子表面的覆盖率下降，使得乳胶粒子的稳定性下降。

目录

摘要

第一章 文献综述

1．1 乳液聚合概述

1．2 乳液聚合的机理和动力学

1．2．1 Smith-Ewart方程

1．2．2 乳液聚合的理想模型

1．2．3 乳液聚合的几点假设

1．3 乳胶粒子聚并机理及模型

1．3．1 乳胶粒子聚并模型

1．3．2 乳胶粒子聚并机理

1．4 本论文研究的内容与意义

第二章 聚合物特性对粒子稳定性的影响

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验配方及组成

2．2．3 聚合物胶乳的制备

2．2．4 聚合物胶乳的表征

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 单体／水比对粒子稳定性的影响

2．3．2 单体亲水性对粒子稳定性的影响

2．3．3 单体组成对粒子稳定性的影响

2．4 本章小结

第三章 聚合物特性对乳胶粒子成核与增长方式的影响

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验配方及组成

3．2．3 实验流程及聚合物胶乳的制备

3．2．4 聚合物胶乳的表征

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 单体转化率的变化

3．3．2 乳胶粒子粒子尺寸和粒子数的变化

3．3．3 乳胶粒子的聚并程度

3．3．4 乳胶粒子聚并程度的控制

3．4 本章小结

第四章 结论

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果

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