苯乙烯-丙烯酸酯核壳微乳液的制备及聚合机理的研究

摘要

近年来，随着人们环保意识的加强，各国对VOC排放量的限制日趋严格，使得环境友好型的水性涂料得到充分的重视和发展。乳液作为涂料的基料，已广泛应用于涂料工业，尤其是水性涂料。但是目前一般方法制得的水乳型涂料，存在机械稳定性差、颗粒粗大不均匀、固含量低及耐水性差等弊端。
　　 微乳液聚合工艺制得的微乳液是一种各向同性、热力学稳定的半透明或是透明的胶体分散体系，但由于乳化剂含量高，聚合物固含量低的缺点限制了其在工业中的应用，本文主要针对目前微乳液聚合存在的问题，采用种子微乳液聚合工艺与核壳聚合技术相结合，合成了乳化剂含量为2.4％，固含量约为30％的苯丙核壳微乳液。
　　 本文系统的研究了聚合工艺、核壳比、功能性单体、复合乳化剂种类及用量、引发剂种类及用量等因素对苯丙微乳液合成及性能的影响，并对核壳微乳液及涂膜性能进行了表征和分析。
　　 实验结果表明以MS-1和A-2405作为复合乳化剂，复配比为6:2，乳化剂总量为单体的8％，引发剂为APS，用量为0.7％，核壳比为3/7，壳层单体BA/MMA最佳比为1:1～1:1.5，功能性单体为AA和NMA，其中AA为2％，NMA为3％，单体滴加为5h，在反应温度为75～80℃，搅拌速度150r/min时，采用种子微乳液聚合工艺与核壳聚合技术相结合制得了粒径为47.2nm的性能良好的核壳乳液。
　　 本文通过微乳液聚合过程中的乳胶粒粒径的增长历程，研究了微乳液聚合的成核机理，微乳液聚合过程存在两种成核方式，即聚合反应初始的胶束成核和聚合反应后期的均相成核机理。
　　 本实验还初步合成了粒径为57.9nm、吸水率为9.3％的稳定的固含量约为10％的多层苯丙核壳微乳液。