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超微胶乳的合成及可控微乳液聚合

作　者: 赖贵贞
导　师: 李晓
学　校: 福州大学
专　业: 化学工程
关键词: 乳液聚合 微乳液聚合 氨化 超微胶乳 原子转移自由基聚合 活性/可控聚合
分类号: TQ316.334
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 211次
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内容摘要


随着社会的发展和人类环保意识的增强,超微胶乳发挥着越来越重要的作用,而且分子量及结构可控、分子量分布窄的超微胶乳可进一步拓宽应用领域。本文采用乳液聚合氨化微化法和微乳液聚合法制备了固含量较高而乳化剂含量低的丙烯酸酯超微胶乳和苯丙超微胶乳,同时将原子转移自由基聚合（ATRP）引发催化配位体系引入微乳液聚合,对在苯乙烯微乳液中实施ATRP可控聚合进行了探索,并研究了ATRP微乳液体系的聚合动力学。先采用单体两段滴加法乳液聚合得到常规胶乳,再对所得胶乳进行氨化剪切,制备了聚合物含量约32%、乳化剂量约1.2%、粘度约220cP、数均粒径63nm的丙烯酸酯超微胶乳。单体两段滴加法中,当预加单体小于30%时,聚合反应体系具有很好的稳定性。氨化剪切阶段,加氨4ml、剪切5min时微化效果最佳。此外,超微胶乳涂膜的性能与单体配比、加氨量和剪切时间都有关。将常规乳液聚合制得的乳液在一定条件下加氨搅拌微化,制备了乳化剂量为0.6%、固含量为27%且数均粒径在40nm左右的苯丙超微胶乳。氨化温度是影响超微胶乳性能的主要因素,最佳氨化温度为60℃。功能单体丙烯酸（AA）和甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）配合使用,超微胶乳涂膜的硬度和附着力都得到提高。乳化剂用量对超微胶乳及其涂膜的性能也有直接的影响。比较了几种改进的微乳液聚合工艺,采用单体完全滴加法制备了聚合物含量高达33.5%、固含量为38.4%、数均粒径为64.7nm的丙烯酸酯超微胶乳。在较佳反应条件的基础上,改变引发剂的用量对粒径的影响不大。聚合温度以78℃为佳,并且在聚合过程中温度需保持恒定。固含量增加,超微胶乳的粒径、涂膜的硬度及附着力有所增大。以AIBN/CuCl2/bpy为引发催化配位体系引发苯乙烯微乳液聚合,发现聚合过程中Mn随转化率的提高而下降,PDI随转化率的提高呈增加趋势,常规自由基聚合与ATRP聚合同时存在,反应中后期聚合的可控性逐渐增强。提高CuCl2、AIBN/CuCl2/bpy浓度,聚合速度下降,聚合的可控性增强,并有Rp∝[CuCl2]-0.52和Rp∝[ATRP]-0.77。CuCl2/bpy浓度较高时,聚合后期表现出比较明显的活性聚合特征。此外,ATRP微乳液体系在室温下就能顺利聚合,且聚合速度随温度的提高而提高,反应总活化能为67.53kJ/mol。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
符号说明  8-9
第一章 前言  9-10
第二章 文献综述  10-19
  2.1 乳液聚合与微乳液聚合  10-11
    2.1.1 乳液聚合  10
    2.1.2 微乳液聚合  10-11
  2.2 超微胶乳的制备  11-14
    2.2.1 乳液聚合氨化微化法制备超微胶乳  12-13
    2.2.2 微乳液聚合法制备超微胶乳  13-14
  2.3 ATRP 活性/可控聚合  14-18
    2.3.1 活性/可控聚合概述  14-15
    2.3.2 ATRP 聚合机理  15-16
    2.3.3 ATRP 引发催化配位体系  16-17
    2.3.4 ATRP 合成特定结构的聚合物  17
    2.3.5 ATRP 的实施方法  17-18
    2.3.6 ATRP 催化配位剂的回收  18
  2.4 本文研究的主要内容  18-19
    2.4.1 目前存在的主要问题  18
    2.4.2 主要研究内容  18-19
第三章 实验部分  19-25
  3.1 主要试剂  19-20
  3.2 主要仪器及型号  20
  3.3 实验方法  20-25
    3.3.1 乳液聚合氨化剪切法制备丙烯酸酯超微胶乳  20-21
    3.3.2 乳液聚合氨化搅拌法制备苯丙超微胶乳  21
    3.3.3 微乳液聚合法制备丙烯酸酯超微胶乳  21-22
    3.3.4 苯乙烯 ATRP 微乳液体系的聚合  22
    3.3.5 数据处理及产品性能测试与表征  22-25
第四章 乳液聚合氨化剪切法制备丙烯酸酯超微胶乳  25-39
  4.1 聚合方法的比较选择  25-26
  4.2 两段滴加法反应体系的确定  26-32
    4.2.1 较佳反应体系的选择  26-28
    4.2.2 预加单体量对超微胶乳的影响  28-32
  4.3 超微胶乳氨化过程的优化  32-36
    4.3.1 氨化过程的优化  32-36
    4.3.2 丙烯酸酯超微胶乳粒径的测定  36
  4.4 超微胶乳的涂膜性能  36-38
    4.4.1 超微胶乳涂膜的耐水性  36-37
    4.4.2 超微胶乳涂膜的硬度及附着力  37-38
  4.5 小结  38-39
第五章 乳液聚合氨化搅拌法制备苯丙超微胶乳  39-46
  5.1 氨化条件的优化  39-40
  5.2 功能性单体对超微胶乳及其涂膜性能的影响  40-43
  5.3 乳化剂用量对超微胶乳性能的影响  43-45
    5.3.1 乳化剂用量对超微胶乳粒径的影响  43-44
    5.3.2 乳化剂用量对超微胶乳涂膜耐水性的影响  44-45
  5.4 小结  45-46
第六章 微乳液聚合法制备丙烯酸酯超微胶乳  46-55
  6.1 微乳液聚合条件的优化  46-48
  6.2 影响超微胶乳透光率的因素  48-49
    6.2.1 KPS 对超微胶乳透光率的影响  48-49
    6.2.2 固含量对超微胶乳透光率的影响  49
  6.3 微乳液聚合制备超微胶乳的其它工艺  49-52
    6.3.1 种子聚合法  49-52
    6.3.2 间断加入引发剂法  52
    6.3.3 间断改变温度法  52
  6.4 固含量对超微胶乳性能的影响  52-54
  6.5 小结  54-55
第七章 可控微乳液聚合研究  55-63
  7.1 ATRP 微乳液聚合体系的选择  55-56
  7.2 ATRP 微乳液体系的聚合  56-58
  7.3 ATRP 微乳液体系聚合的影响因素  58-62
    7.3.1 CuCl_2浓度的影响  58-59
    7.3.2 聚合温度的影响  59-60
    7.3.3 引发催化配位体系浓度的影响  60-61
    7.3.4 催化配位体系浓度的影响  61-62
  7.4 微乳液聚合过程的粒度监测  62
  7.5 小结  62-63
第八章 ATRP 微乳液体系聚合动力学  63-68
  8.1 常规体系与 ATRP 体系微乳液聚合动力学的比较  63-64
  8.2 聚合动力学的影响因素  64-67
    8.2.1 反应温度的影响  64-65
    8.2.2 CuCl_2浓度的影响  65-66
    8.2.3 引发催化配位体系浓度的影响  66-67
  8.3 小结  67-68
结论  68-70
展望  70-71
参考文献  71-76
致谢  76-77
作者简介  77-78

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 高分子化合物工业（高聚物工业） > 生产过程 > 聚合反应过程 > 按方法分 > 乳液聚合
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