微乳液聚合的原理及應(yīng)用

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1、***第28卷第3期綏化學(xué)院學(xué)報(bào)2008年6月Vol.28No.3JournalofSuihuaUniversityJun.2008微乳液聚合的原理及應(yīng)用金鳳友王可答樊鐵波(綏化學(xué)院化學(xué)與制藥工程系黑龍江綏化152061)摘要:綜述了微乳液的聚合機(jī)理、方法和工藝。闡述微乳液聚合物的特點(diǎn)及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞:微乳液聚合;聚合機(jī)理;乳膠微粒中圖分類(lèi)號(hào):TQ630.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004-8499(2008)03-0168-03微乳液是由油、水、乳化劑和助乳化劑組成的各向同性、子的成長(zhǎng),微乳液滴中的單體濃度減少,聚合速率也就減慢。熱力學(xué)穩(wěn)定的透明或半透明膠體分散體系,其分散相(單體

2、微微乳液聚合動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)如圖1所示。但最近有研究表明若單液滴)直徑一般在10～50nm范圍,界面層厚度通常為2～5nm,體濃度足夠高,而引發(fā)劑濃度低或反應(yīng)溫度低時(shí),微乳液聚合由于分散相尺寸遠(yuǎn)小于可見(jiàn)光波長(zhǎng),因此微乳液一般為透明也可觀察到恒速期出現(xiàn)?；虬胪该鞯摹Ｎ⑷橐壕哂袩崃W(xué)穩(wěn)定、光學(xué)透明、分散相尺寸小等特性外,微乳結(jié)構(gòu)的可變性大也是微乳液區(qū)別于普通乳液的另一個(gè)顯著特征。一、微乳液聚合原理常規(guī)乳液聚合中,聚合機(jī)理為膠束成核機(jī)理為主,均相成核并存。微乳液聚合過(guò)程中,由于聚合體系沒(méi)有大的單體珠圖l微乳液聚合動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)滴,水溶性小的單體都被增溶于膠束中(4nm,l021個(gè)/L),形成微乳液滴

3、,油溶性引發(fā)劑存在于微滴,水溶性引發(fā)劑通過(guò)擴(kuò)散二、微乳液聚合特點(diǎn)由水相進(jìn)入微滴引發(fā)聚合;而對(duì)于水溶性大的單體在聚合初期,水相自由基先引發(fā)水相單體形成低聚物自由基,然后被微微乳液聚合反應(yīng)平穩(wěn)、快速,反應(yīng)過(guò)程無(wú)需攪拌,因此大液滴瞬間俘獲引發(fā)微液滴成核聚合,誠(chéng)然,微乳液聚合最主要大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)設(shè)備;引發(fā)反應(yīng)時(shí)可以使用油溶性或水溶性引的成核位置應(yīng)是在微乳液滴中。由于在聚合的整個(gè)過(guò)程中體發(fā)劑,由于體系透明還特別適用于光引發(fā)聚合;聚合產(chǎn)物是粒系內(nèi)部都存在大量的膠束,直至聚合結(jié)束時(shí),體系仍有1.6nm徑極小(10nm～100nm)、單分散性較好、穩(wěn)定性高的高分子微的空膠束(5×l021個(gè)/L),因此

4、在很高的轉(zhuǎn)化率下仍會(huì)產(chǎn)生新的乳膠,經(jīng)過(guò)后處理可得到分子量較高、分子量分布窄的聚合聚合物粒子,即表現(xiàn)出連續(xù)成核的特征。物。根據(jù)經(jīng)典的Smith.Ewart理論,乳液聚合過(guò)程分為增速通常的微乳液聚合體系中,特別是O/W微乳液體系中,期、恒速期和降速期三階段。在微乳液聚合動(dòng)力學(xué)研究中,普固含量很低(<10%),而乳化劑含量較高(>5%),且最終體系中遍認(rèn)同Guo的研究結(jié)論:聚合速率僅分增速期I和降速期II存在大量空膠束,這就使得聚合物粒子表面含有大量乳化劑,兩個(gè)階段,聚合過(guò)程無(wú)明顯的恒速階段,也無(wú)凝膠效應(yīng)。這是且后處理中難以脫除干凈,從而給產(chǎn)品性能帶來(lái)很多不利影因?yàn)槲⑷橐后w系中無(wú)單體珠滴作

5、為單體庫(kù)補(bǔ)充單體,隨著粒響,限制了微乳液聚合的實(shí)際應(yīng)用。*[收稿日期]2008-02-09**[作者簡(jiǎn)介]金鳳友,男,綏化學(xué)院化學(xué)與制藥工程系教授。-168-微區(qū)內(nèi)成核形成了乳膠粒子,由于HEMA濃度的降低,體系三、微乳液聚合方法的表面張力迅速增大,通過(guò)電鏡可以觀察到有聚合物粒子生成,此時(shí)雙連續(xù)相基本被破壞。隨著聚合物乳膠粒子不斷被單(一)正相微乳液聚合。對(duì)O/W型微乳液聚合研究較深入體溶脹而長(zhǎng)大,迅速增多的乳膠粒子需要乳化劑來(lái)穩(wěn)定,而且的是苯乙烯體系的微乳液聚合,Gan-dau[4]和Guo[5]等研究了部分聚合后體系的粘度又較高,乳化劑分子不可能立即擴(kuò)散以十二烷基硫酸鈉為乳化劑、

6、正戊醇為助乳化劑、苯乙烯為單到新生成的乳膠粒子表面將其穩(wěn)定住,致使乳膠粒子相互撞體、水為介質(zhì)的正相微乳液體系的聚合的行為。微乳體系中擊,在憎水作用下勢(shì)必相互凝結(jié),最終聚合物乳膠粒子再度變?nèi)榛瘎┘爸榛瘎┑臐舛群芨?單體濃度很低。助乳化劑總成連續(xù)相。在聚合的全過(guò)程中,水相始終是充填在空隙位置,量的60%存在于界面層,有一部分溶于水相及單體液滴;單維持貫通,這可從聚合前后體系的電導(dǎo)幾乎不變的事實(shí)得以體95%以微液滴形式分散在水相中,少量存在于界面層內(nèi)。證明。單體液滴直徑為25nm,與乳液聚合體系中單體增溶膠束的尺寸(40-50nm)是相當(dāng)?shù)?。由于單體微液滴具有相當(dāng)大的表面四、微乳液聚合工

7、藝積,極易捕獲水相中自由基成核,反應(yīng)初期主要以單體微滴成核為主,轉(zhuǎn)化率約為4%時(shí)單體微滴消失了,體系內(nèi)存在的大微乳液聚合與微乳液的制備密切相關(guān),聚合物微乳液的量乳化劑、助乳化劑及少時(shí)單體形成的混合膠束繼續(xù)捕獲水結(jié)構(gòu)性能主要由微乳液體系決定,因此選擇和調(diào)控合適穩(wěn)定相中自由基成核,直至反應(yīng)結(jié)束為止。在整個(gè)聚合反應(yīng)過(guò)程的微乳液是微乳液聚合的關(guān)鍵。目前的研究結(jié)果顯示,在O/中,不斷有新的乳膠粒生成,乳膠粒間不存在聚并,乳膠粒通W型微乳液體系的表面活性劑濃度都很高(