高分子乳化劑的合成及其在(細)乳液聚合中的應用.pdf

1、兩親性聚合物作為乳化劑，具有低分子的表面活性同時，也具有很多獨特的物理化學性質，使用時具備很多小分子乳化劑或復配體系所不具備的優(yōu)點。對分散體系的穩(wěn)定作用及其在（細）乳液聚合和分散聚合中的應用則是該類聚合物最引人注目的應用研究之一。兩親性聚合物的種類之一是無規(guī)型兩親性聚合物，其合成方法簡便易行，單體種類選擇和組成的范圍變化多樣，通過化學合成手段可得到表面活性高低不同、不同結構的、一定分子量的兩親性聚合物，作為乳化劑應用于相關的乳液聚合中，

2、其聚合產物結構或性能有不少獨特的優(yōu)點。
　　 本論文合成了兩種新型兩親性無規(guī)共聚物：(1)利用BPO引發(fā)甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)和聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)，合成了兩親性共聚物PoIy(MAA-co-SMA-co-PEGMA)，其具有離子型表面活性劑和非離子表面活性劑的特點。(2)利用AIBN引發(fā)SMA、DMA（甲基丙烯酸(N,N-二甲氨基)乙酯）單體，合成了分子量分布窄的兩親性無規(guī)共聚物Po

3、ly(SMA-co-DMAEMA)，其具有陽離子表面活性劑的特點。這兩種兩親性共聚物作為后續(xù)（細）乳液聚合的乳化劑。與此同時，將己合成的聚甲基丙烯酸（N,N-二甲氨基）乙酯[poly(DMAEMA)]Y-型大分子單體作為細乳液聚合反應的乳化劑和共聚大分子單體。對它們相應的（細）乳液聚合的體系和聚合產物做了相關研究。得到了如下重要的結論：
　　 1.Poly(MAA-co-SMA-co-PEGMA)共聚物(MAA:SMA:PEGM

4、A=45:25:30)的CMC（臨界膠束濃度）為0.003g/ml左右，其濁點溫度69.1℃，水溶液的表面張力最低值為48 mN/m左右，而低分子表面活性劑SDS（十二烷基硫酸鈉）則為40mN/m。Poly(MAA-co-SMA-co-PEGMA)共聚物（以下簡稱HS）與低分子表面活性劑SDS(以下簡稱LS)復配增強其表面活性、提高其濁點，當HS:LS=5:5后，體系的表面張力和臨界膠束濃度都有所降低，接近予低分子表面活性劑，且有明顯的

5、CMC值，濁點溫度大于100℃。作為丙烯酸酯乳液聚合的復配乳化劑，其聚丙烯酸酯乳液的穩(wěn)定性好，成膜后吸水性低，很容易達到平衡，且最終的吸水率也比較低，比低分子表面活性劑體系聚丙烯酸酯膜吸水率降低100％以上，耐水性好。
　　 2.Poly(SMA-co-DMAEMA)是以DMA:SMA=8:2，9：1（摩爾比）兩種比例，制備出兩種結構精致，分子量分布較窄的大分子乳化劑。在乳液中親水鏈伸向水相，形成聚苯乙烯為“核”乳化劑為“殼”的

6、聚合物粒子。細乳液聚合動力學研究表明，隨著固含率增大，聚合反應速率、轉化率增加；隨著大分子乳化劑用量的增加，聚合反應速率、轉化率增加；隨著體系pH值變化，在pH=3-5范圍內，細乳液聚合具有較高的穩(wěn)定性、反應速率和轉化率；而在pH=7時，細乳液聚合穩(wěn)定性、反應速率和轉化率都較低。FTIR和1HNMR分析，結果表明：大分子乳化劑吸附在苯乙烯的微球上，而把它們的親水鏈伸向水中，形成“毛發(fā)型”聚合物微球。對反應中的細乳液的粒徑進行跟蹤測試，結

7、果顯示，粒徑基本不變，表明大分子乳化劑具有良好的乳化效果。對聚合物粒子的形態(tài)進行透鏡分析，結果表明：在酸性介質中，粒子大小均勻，說明大分子乳化劑所形成的陽離子型聚電解質或部分質子化對苯乙烯細乳液聚合有明顯影響。
　　 3.以聚甲基丙烯酸（N,N-甲氨基）乙酯[poly(DMAEMA)]Y-型大分子單體作為細乳液聚合反應的乳化劑和共聚大分子單體。細乳液聚合動力學研究結果表明：隨著大分子單體用量的增加，聚合反應速率增加。隨著體系pH

8、值增大，在pH=3-5范圍內，細乳液聚合速率較快，轉化率較高；而在pH=7時，最終單體的轉化率仍很低。FTIR和1HNMR分析，結果表明：大分子單體以共價鍵形式與苯乙烯微球相結合，而把它們的兩條親水鏈伸向水中。形成“毛發(fā)型”聚合物微球。DSC分析結果表明：每一樣品只有一個玻璃化轉變溫度和單一吸熱分解峰，證明體系中poly(DMAEMA)與聚苯乙烯合為一體。對聚合物粒子的形態(tài)進行透射電鏡分析，結果表明：隨著體系中大分子用量的增大，聚合物微