反应性乳化剂的合成及其在苯丙乳液中的应用

摘要

本文以马来酸酐和饱和脂肪醇在80℃下酯化反应1h得到马来酸酐单酯羧酸；聚乙二醇和丙烯酸在120℃下反应得到聚乙二醇丙烯酸单酯；二者在催化剂的作用下，15mmHg200℃下反应，经提纯后得到一系列反应性乳化剂。通过红外光谱和核磁共振波谱对反应性乳化剂的结构进行表征。通过乳化实验、表面张力和浊点实验，测试反应性乳化剂的乳化性能、表面张力及浊点：实验结果表明：合成的反应性乳化剂C12MAPEG200AA在25℃下CMC为1.47×10-4mol.L-1，表面张力为31mN.m-1，浊点为44.3℃，表明其具有较高的表面活性。
　　 采用溴酸钾-溴化钾法对C12MAPEG200AA进行水溶液均聚合动力学研究，分别考察了单体浓度与引发剂浓度对聚合速率的影响，确定了聚合速率方程，考察了反应温度对均聚合反应的影响，测定了乳化剂的表观活化能。研究发现：C12MAPEG200AA聚合速率方程为Rp=k[M]1.0[I]0.47，说明链终止为双基终止方式，引发过程与单体无关；聚合表观活化能较高为62.34kJ.mol-1，所以聚合速度较慢，3h内转化率才达到73％。
　　 使用反应性乳化剂C12MAPEG200AA通过半连续种子乳液聚合法进行苯丙乳液的合成。研究了乳化剂及其用量对乳液性能的影响，考查了聚合物乳液的抗电解质稳定性、离子稳定性、耐水性、冻融及存储稳定性，采用粒度分布仪、DSC、TEM等对聚合物进行了表征，并于传统乳化剂SDS进行对比。结果表明：当乳化剂用量为4.5％时，固含量为42.5％的苯丙乳液的单体转化率为95.8％，凝胶率0.09％，平均粒径为92nm，PDI为0.09。乳液的聚合稳定性、存储稳定性、耐水性及单分散性能明显优于由SDS制备的乳液。采用一次性加料法考察单体转化率、乳液粒径随聚合时间的变化，分析了反应性乳化剂乳液粒径小、粒径分布窄的根本原因。