發(fā)布時間：2020-07-22 12:17

【摘要】：聚合物微乳液具有粒徑小(10~100 nm)、分布窄、涂膜透明且致密等優(yōu)點,通過微乳液聚合能有效獲得設定尺寸范圍的粒子,在新材料制備領域具有可觀的應用價值。目前,常規(guī)微乳液聚合體系存在乳化劑用量高、單體含量低、膠膜耐水性差等比較突出的問題。本文在丙烯酸酯微乳液聚合體系中引入自制衣康酸酯基Gemini表面活性劑,以期降低乳化劑用量,獲得高效乳化體系,并提高乳膠膜的應用性能。首先,采用衣康酸酐、亞硫酸氫鈉、長鏈脂肪醇和多元醇為原料合成了一系列陰離子型Gemini表面活性劑1,8-辛二醇雙衣康酸雙酯磺酸鈉(Gemini n-8-n,n=12,14,16,18),并通過FT-IR和~1H NMR對其結構進行確認。研究結果表明:自制雙子表面活性劑有較低臨界膠束濃度(CMC),可作為性能優(yōu)良的增溶劑使用;其次,將其作為新型乳化劑引入到丙烯酸酯單體的微乳液聚合體系中,探討了乳化劑體系、引發(fā)體劑系、反應溫度、單體配比等對微乳液合成的影響。通過正交試驗得出最佳聚合反應條件:乳化劑用量1.5wt%,引發(fā)劑用量0.75wt%,軟硬單體配比5/5,聚合溫度為85℃。在最佳合成條件下得到乳膠粒子平均粒徑為50 nm左右,固含量為39wt%,具有較高貯存穩(wěn)定性、耐電解質穩(wěn)定性的聚丙烯酸酯納米乳液,利用FT-IR和~1H NMR對合成的聚合物進行結構驗證,與目標產(chǎn)物結構完全吻合。最后,考察了聚合物微乳液及其乳膠膜的性能,結果表明:與普通乳化體系相比,該聚合體系誘導期較短,最終單體轉化率較高;反應前期存在單體微珠滴成核,而粒子增長過程中始終存在膠束成核,并表現(xiàn)為連續(xù)成核;TEM照片顯示產(chǎn)物粒徑在40~50 nm左右,呈單分散的規(guī)則球形顆粒。微乳液體系可穩(wěn)定貯存120天以上,同時具備較好的電解質穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性等性能。Gemini乳化劑的加入降低了乳膠膜的吸水率,隨著疏水鏈碳原子數(shù)的增多乳膠膜吸水率減小,耐水性提高,乳膠膜玻璃化轉變溫度逐漸升高且熱穩(wěn)定性顯著提高。將丙烯酸酯微乳液作為織物印花粘合劑使用時,成膜透明度高,使織物具有較高的干濕摩擦牢固度(4-5級),手感柔軟且不易起毛。
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TS195.2
【圖文】：

1.2.1 正相微乳液聚合正相微乳液聚合也就是 O/W 型微乳液聚合，體系富含水且油相以均勻小液滴形式分散于連續(xù)相中。形成此體系，需要添加高含量的乳化劑或者助乳化劑，且單體濃度不宜過高，研究顯示單體以微乳液滴分散在水相時，僅有少量處于界面中。Capek 等[5]研究了由過硫酸銨（APS）和過氧化二苯甲酰（BPO）引發(fā)的 SDS /丙烯酸丁酯/水正相微乳液聚合行為，得到了穩(wěn)定的藍色半透明丙烯酸丁酯（BA）微乳液，且膠乳是直徑范圍為 45~65 nm的球形顆粒。由聚合速率-轉化率曲線研究表明，聚合速率在轉化率增加至 20%或 30％后降低，這主要歸因于聚合物顆�；蚰z束中單體含量隨著反應進行逐漸降低，以及自由基的解吸。微乳液聚合時增速期較長且無恒速期間，體系中的乳化劑含量高，就存著大量的膠束，表現(xiàn)出連續(xù)成核形W/O O/W B.C圖 1-1 不同類型微乳液液滴結構示意圖Fig. 1-1 The structure picture of different type of microemulsion droplets

然后開始成核形成低聚物并在水相中不斷的進行鏈增長，最終進入單體溶脹膠束引發(fā)聚合（圖1-2 b）。聚合時，各組分重新建立平衡，未被引發(fā)的膠束可作為“原料庫”使單體從連續(xù)相不斷擴散進入引發(fā)的膠束中以補充鏈增長所需要的單體，直至單體完全消耗完（圖 1-2 c）。聚合后期，體系中以乳膠粒相為主，若有自由基轉移至活性乳膠粒中則會出現(xiàn)雙基終止現(xiàn)象，活性乳膠粒與非活性乳膠粒在自由基作用下不斷轉化，即乳膠粒不斷增長、單體轉化率提高，微乳液聚合有足夠的乳化劑覆蓋在乳膠粒表面以保證產(chǎn)物的穩(wěn)定性。在 O/W 型微乳液聚合過程中，存在一個突出的問題，即當增加單體原料以后，聚合過程中會表現(xiàn)出粗分離或者聚合物粒子聚并，凝膠率增高，國內外科研人員也已經(jīng)做了大量工作探究如何制備具有足夠高固含量的 O/W 型聚合物微乳液[9-12]。1.2.2 反相微乳液聚合反相微乳液聚合也就是 W/O 型微乳液聚合，該體系中油單體過量，這就使得水相在連續(xù)相中的分散狀態(tài)為大量小液滴。研究的單體主要是丙烯酰胺(AM)、丙烯酸（AA）等水溶性單體的均聚或者共聚合，通常選擇具有不同親水親油平衡值的非離注：M 單體，I 引發(fā)劑，P 聚合物

活性劑的結構優(yōu)勢活性劑與傳統(tǒng)單鏈表面活性劑不同之處是其結構圖 1-3，疏水鏈和聯(lián)結基團的種類及長度的不同能優(yōu)異。聯(lián)結基團使親水基緊密相連不易分離基間的電荷斥力變弱，在性能上與普通單鏈表活性劑在分子聚集體或液體界面緊密分布，有效的表面活性。束濃度低兩到三個數(shù)量級，容易產(chǎn)生膠束或形成更濃度。條疏水鏈的存在，使其對有機物的增溶能力增強統(tǒng)的低成本表面活性劑進行復配時協(xié)同效應較強

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本文編號：2765804