微皂乳液聚合工藝及性能研究

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1、青島科技大學(xué)碩士學(xué)位論文微皂乳液聚合工藝及性能研究姓名：楊晶巍申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：化學(xué)工藝指導(dǎo)教師：唐林生20040415微皂乳液聚合工藝及性能研究摘要常規(guī)乳液聚合使用了大量的乳化劑。乳化劑殘留在產(chǎn)品中，造成膠膜的耐水性、抗污性、附著力和光澤差，乳化劑易起泡影響涂料的生產(chǎn)和施工。采用無皂乳液聚合可克服以上弊端，但無皂乳液聚合穩(wěn)定性差，合成穩(wěn)定性好的高固含量無皂乳液十分困難。因此，本文利用國內(nèi)外在無皂乳液聚合方面取得的成就，進行了微皂乳液聚合工藝研究。微皂乳液聚合是通過同時與水溶性羧基單體和非離子性單體共聚，顯著降低乳化劑的用量，旨在獲得一種既能解決常規(guī)乳液聚合中乳化劑用量大所造成的一

2、些問題，又易于工業(yè)化的聚合新方法。研究了水溶性單體(羧酸類單體、磺酸類單體和非離予型單體)對微皂乳液聚合的穩(wěn)定化作用。通過與甲基丙烯酸(MAA，或丙烯酸，AA)和N．羥甲基丙烯酰胺(N．MA)或丙烯酰胺(AM)共聚，實現(xiàn)了St．MMA．BA的微皂乳液聚合，乳化劑用量從常規(guī)乳液聚合的3．5～4．5wt％降至0．05～O．20wt％(占單體的質(zhì)量分數(shù))。在微皂乳液聚合中，乳膠粒子的穩(wěn)定化主要是依靠水溶性單體在聚合后被鍵合在乳膠粒表面而產(chǎn)生的。被鍵合在乳膠粒表面的水溶性單體形成親水化膜而產(chǎn)生立體效應(yīng)來維持乳液的穩(wěn)定。離子型水溶性單體還使乳膠粒表面產(chǎn)生電荷，通過靜電斥力來維持乳液的穩(wěn)定。因此，在

3、聚合后水溶性單體能否產(chǎn)生穩(wěn)定化作用決定于水溶性單體是否能有效地被鍵合在乳膠粒的表面。實驗結(jié)果表明，為了使水溶性單體鍵合在乳膠粒表面，其親水性參數(shù)I／O應(yīng)為3～5，并應(yīng)全部加入種子聚合階段。通過乳膠粒的粒徑分析和引發(fā)聚合速率的測定，探討了微皂乳液聚合的成核機理。實驗結(jié)果表明，微皂乳液聚合速度和乳膠粒粒徑主要決定予乳化劑用量，與水溶性單體用量關(guān)系不大。這表明微皂乳液聚合的成核為膠束成核機理，與常規(guī)乳液聚合的相同。研究了微皂乳液的性能。采用微皂乳液聚合明顯地改善了涂膜的耐水性和附著力。由于微皂乳液的粒度比常規(guī)乳液的粗，因而微皂乳液涂膜的光澤比常規(guī)乳液涂膜的差，且與水溶性單體的類型有關(guān)。聯(lián)合使用

4、AA或MAA和N．MA所制得的微皂乳液粒度細，所以用該乳液配制的涂青島科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文料光澤比較好，與常規(guī)乳液涂料的接近。微皂乳液涂膜的耐沖擊性和延伸率均差于常規(guī)乳液涂膜，而拉伸強度明顯高于后者。和采用常規(guī)乳液聚合相比，采用微皂乳液聚合，乳液的起泡性顯著降低，因而生產(chǎn)和涂刷過程中不易起泡，有利于生產(chǎn)和施工。關(guān)鍵詞：微皂乳液聚合；水溶性單體；共聚；穩(wěn)定化原理：成核機理；性能微皂乳液聚合工藝及性能研究ABSTRACTThedosageofemulsifiersforconventionalemulsionpolymerizationiSlarge，whichbringsaboutp

5、oorwaterresistance，adhesiveabilityandglossofthefilms，andhighfoamingoftheproduct，whichaffectstheproductionandapplicationofcoatings．Toavoidtheaboveproblems，importancehasbeenattachedtoemulsifier—freeemulsionpolymerization．Unfortunately,itisverydifficulttoobtainstableemulsifier-freelatexwithhighsolid

6、scontents．Therefore，inthispaper，anemulsifier·minoremulsionpolymerizationtechniquewasstudiedonthebaseoftheachievementsofemulsifier—freeemulsionpolymerization．Thisisachievedbyusingacombinationofwater．solubleionicmonomersandnonionicmonomers，wherethedosageofemulsifieriSsubstantiallyreduced．Thus，thene

7、gativeeffectsofemulsifiersinconventionalemulsioncanbeavoidedoralleviated，anditiseasyforindustrialproduction．Thestabilizationofwater—solublemonomers(carboxyliemonomers，sulfonicmonomersandnonionicmonomers)fortheemulsifie