电解质对丙烯酸丁酯乳液聚合稳定性影响的研究

摘要

乳液聚合作为四大聚合方法之一，在聚合物生产中占据重要的地位。乳液聚合具有较低粘度，易散热和设备简单的优点。乳液聚合常见的单体主要有苯乙烯，丙烯腈，丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯等，由于丙烯酸类聚合物色泽浅，户外耐候性优异，且机械性能良好，故丙烯酸及其酯类的乳液聚合物作为涂料、胶粘剂、增稠剂等已在国内外得到了广泛的应用和开发，具有广阔的发展前景。由于工业上对于丙烯酸酯类的需求巨大，因此生产出性能优异，稳定性好的乳液十分重要。传统的乳液聚合配方通常包含单体，水，引发剂和乳化剂，有时，也向体系中加入电解质来调节乳液的黏度，降低冰点，调节乳液的pH和提高乳液稳定性。
　　对于乳液的粒径和粒径分布的控制是学术界和工业上想达到的共同目标。利用半连续乳液聚合控制乳液粒径的方式被广泛接受，利用种子粒子以及单体的滴加速率控制乳胶粒子的成核以及增长。在本文中，采用一步间歇乳液聚合法，使用不同种类的电解质和共聚单体丙烯酸，合成了一系列具有可控粒径和粒径分布的丙烯酸丁酯乳液，粒径范围为90-350nm。为了研究电解质和共聚单体丙烯酸对粒子稳定性的影响，跟踪了粒径和粒子数随单体转化率变化。讨论了电解质的加入与乳液聚合动力学以及成核增长之间的关系，并给予了理论解释。
　　第一部分，我们研究了不同电解质浓度对乳液粒径，粒径分布和聚合反应动力学的影响。实验结果表明，粒子聚并发生的时间是决定粒径分布的重要因素；聚合反应初始聚合速率随电解质浓度增加而增加，但阶段Ⅱ速率随电解质浓度增加而减小。
　　第二部分，我们研究了不同类型阴、阳离子对粒子稳定性的影响。在不同类型阴离子实验中，乳液的最终粒径随水相pH的增加而减小，其顺序为Na2CO3　　第三部分，我们研究了共聚单体丙烯酸对粒子稳定性的影响。在所有添加丙烯酸的试验中，粒子仍然出现了聚并现象，乳液的粒径随着丙烯酸浓度的增加而增加；乳液的粒径随pH的增加而减小，但Na2SO4的特殊作用由于丙烯酸的存在而削弱。

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第一章 绪 论

1.1 乳液聚合概述

1.2 乳液聚合的成核机理

1.3 不同成核机理在粒子形成过程中的贡献

1.4 聚合物胶体分散稳定性

1.5 胶体粒子间静电相互作用对粒子成核以及增长机理的影响

1.6 课题的研究意义和内容

第二章 电解质浓度对乳胶粒子稳定性及动力学的影响

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 不同离子类型对粒子聚并行为的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 共聚单体对乳液稳定性的影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果