核_壳乳液聚合及其在涂料中的应用
核—壳乳液聚合及其在涂料中的应用
西南石油学院学报
ｅｎ
２０ ０ ２年
【等 人 通 过 理 论 和 实 验 两 方 面 对 Ｐ Ｊ ＭＭＡ／Ｓ Ｐ
２ 核一 壳结构聚 合物 复合 乳胶粒 的合成方法
Ｉ前 ， ｇ 制备 核 一 壳结 构 研 究 最 多 、 常 用 的方 法 最 是种 子乳液 聚 合 。 种子 乳 液 聚 合 就 是 ： 先用 乳 液 首
，
，
Ｏ ｕ。 出的“ ｋｂ 提 粒子设计” 的思想 ， … 通过特殊乳液 仅 自由基 的分布不均匀 ， 而且单体也呈梯度分布 ， 形 聚合方法制备出的一类具有双层或多层结构 的复台 成单体富集 的壳层， 因而聚合反应主要发生在壳层 。 粒子 。可 以通过 核和壳 的不 同组合 得 到 一 系列不 同 对 于水溶性 差 的单体 或 以平 衡 溶胀 法 间歇 法 进行 形态的乳 胶 粒子 ， 而得 到 不 同功 能 的 产 品。在 这 的种子乳液聚合 ， 进 其核 一 结构的形成遵循这种 机 壳
里我们着 重介 绍 核 ・ 乳液 聚合 的机 理 、 备 方 法 、 理 。 壳 制
・ 收 稿 日期 ：２０ —０ —２ ０１ ８ １
作者简介： 明（９ ５ ． 汉族 ）四川南充＾ ． 段 １７ 一） 男（ ， 在读博ｆ， 从事油 田化学研究 。
维普资讯
引 言
近 年来 ， 由于安 全 和 环 境 因 素促 进 了乳 胶 漆 在
表征方法、 成膜机理以 及膜的性能。
１ 核 一 乳胶 粒 生成 机 理 壳
涂料工业中代替有机溶剂型涂料。 但是在 室温下乳 胶漆的成膜能力却有待提高。 这是 由于一方面 ， 聚合
目前 ， 于核一 对 壳结 构 的形 成 机 理还 没 有 明确 统 物的玻璃化温度 丁 必须低于成膜时的温度。 当成膜 的认识 ， 综合各种文献 ， 一 核 壳结构的形成 机理 主 温度高于聚合物的 Ｔ 时 ， ｇ 成膜较快 ， 成膜速度受（ 要 有 以下 两种 ： Ｔ Ｔ ） 响很大 。 ｇ 影 一般 希 望 乳胶 粒 子 能快 速凝 聚 成 １ １ 聚台物沉 积机 理 膜， 所以乳胶 的 Ｔ 必须远远低于成膜温度 ； ｇ 另一方 在种 子乳液 聚 台 的 反 应初 期 ， 相 中 的第 二单 水
核壳型丙烯酸树脂乳液的制备及性能研究
核壳型丙烯酸树脂乳液的制备及性能研究核壳型丙烯酸树脂乳液的制备及性能研究摘要：随着人们对环境友好型涂料需求的增加，核壳型丙烯酸树脂乳液成为一种备受关注的新型涂料。
本文以乳液聚合法制备核壳型丙烯酸树脂乳液，并通过对其性能的研究，探究其在涂料领域中的应用潜力。
实验结果表明，通过调节反应条件、控制聚合过程中的温度、添加剂以及稳定剂的使用等因素，可以获得粒径均一、稳定性好的核壳型丙烯酸树脂乳液。
其在性能方面具有优异的悬浮稳定性、高红外反射率以及较好的耐候性能等特点，表现出良好的应用前景。
关键词：核壳型丙烯酸树脂乳液，制备，性能研究，涂料 1. 引言核壳型丙烯酸树脂乳液是一种以聚合物颗粒为基础材料的分散体系，具有颗粒均匀、粒径可调、悬浮稳定性好等特点。
与传统有机溶剂型涂料相比，核壳型丙烯酸树脂乳液不含有机溶剂，具有环境友好、可回收利用等优势。
因此，核壳型丙烯酸树脂乳液在涂料领域具有广泛的应用前景。
2. 实验方法2.1 材料准备本实验所用原料为丙烯酸、乙二醇丙烯酸酯、丙烯腈等，同时添加表面活性剂和稳定剂。
2.2 核壳型丙烯酸树脂乳液制备将所需原料按照一定比例加入反应釜中，控制反应温度和时间，利用乳液聚合法制备核壳型丙烯酸树脂乳液。
2.3 性能测试采用粒径分析仪测定乳液的粒径分布情况，利用红外光谱仪分析乳液的光学性能，通过耐候性测试和悬浮稳定性测试评估乳液的耐候性和悬浮稳定性。
3. 结果与讨论3.1 核壳型丙烯酸树脂乳液的制备通过实验探究了反应温度、反应时间、添加剂比例以及稳定剂用量等因素对核壳型丙烯酸树脂乳液制备的影响。
结果显示，在适宜的反应条件下，并且添加适量的表面活性剂和稳定剂，可以获得粒径分布均匀、稳定性好的核壳型丙烯酸树脂乳液。
3.2 核壳型丙烯酸树脂乳液的性能研究粒径分析结果表明，制备的核壳型丙烯酸树脂乳液粒径分布在100~300nm之间，粒径较小且分布均匀。
红外光谱分析结果显示，核壳型丙烯酸树脂乳液在红外光谱范围内具有较高的反射率，表明其具有良好的红外反射性能。
乳液聚合的主要特点
乳液聚合的主要特点
乳液聚合是一种常见的聚合方法，其主要特点包括以下几个方面： 1. 比较容易控制反应条件。
乳液聚合可以在相对温和的反应条
件下进行，例如常温下或低于室温，无需高温或高压。
同时，反应过程中不需要使用有害的溶剂，使得该方法更为环保、经济。
2. 产物具有良好的分散性和稳定性。
在乳液聚合中，聚合物通
常与水或其他溶剂混合后形成胶体颗粒，这些颗粒具有良好的分散性和稳定性，可以在很长时间内保持不变。
3. 适用于大规模生产。
在工业应用中，乳液聚合常常被用于大
规模生产，因为它可以通过简单的连续反应过程实现高产率的生产。
4. 可以制备各种功能性聚合物。
通过调节反应条件和所用的单
体种类，可以制备出各种具有特殊性能的聚合物，例如抗菌、抗氧化、自修复等性能的聚合物。
5. 广泛应用于各个领域。
乳液聚合具有广泛的应用领域，例如
涂料、胶黏剂、塑料、纤维等。
其中，涂料是乳液聚合最主要的应用领域之一，因为它可以制备出低挥发性有机物（VOC）的环保涂料。
综上所述，乳液聚合具有许多优点，是一种常见的聚合方法，被广泛应用于工业生产和科学研究中。
- 1 -。
举例说明经典乳液聚合
举例说明经典乳液聚合经典乳液聚合是一种常见的化学反应过程，通过将乳液中的多个单体分子聚合在一起形成高分子化合物。
这种聚合过程在化妆品、涂料、医药和塑料等领域有广泛的应用。
下面列举了十个经典乳液聚合的例子。
1. 丙烯酸乳液聚合：将丙烯酸单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子聚丙烯酸。
这种聚合反应常用于制备水性涂料和粘合剂。
2. 乳胶聚合：将丁苯乳液和丙烯酸单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子丁苯乳液。
这种聚合反应常用于制备乳胶漆和乳胶胶水。
3. 乳胶乳化聚合：将丙烯酸单体和丁苯乳液加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子乳胶乳化聚合物。
这种聚合反应常用于制备乳胶胶水和乳胶漆。
4. 乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯：将乙烯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，乙烯单体发生聚合反应，形成高分子聚醋酸乙烯酯。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
5. 聚氨酯乳液聚合：将异氰酸酯和多元醇加入到乳液中，通过引发剂的作用，异氰酸酯和多元醇发生聚合反应，形成高分子聚氨酯。
这种聚合反应常用于制备弹性体和涂料。
6. 聚丙烯酸酯乳液聚合：将丙烯酸酯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸酯单体发生聚合反应，形成高分子聚丙烯酸酯。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
7. 乳液聚合制备丙烯酸酯共聚物：将丙烯酸酯单体和其他单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，各种单体发生共聚反应，形成高分子丙烯酸酯共聚物。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
8. 乙烯乳液聚合：将乙烯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，乙烯单体发生聚合反应，形成高分子聚乙烯。
这种聚合反应常用于制备塑料和纤维。
9. 乳液聚合制备聚酰胺：将酰胺单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，酰胺单体发生聚合反应，形成高分子聚酰胺。
这种聚合反应常用于制备纤维和涂料。
10. 丙烯酸酯共聚物乳液聚合：将丙烯酸酯单体和其他单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，各种单体发生共聚反应，形成高分子丙烯酸酯共聚物乳液。
乳液聚合方法在材料制备上的应用
乳液聚合⽅法在材料制备上的应⽤聚合⽅法在材料制备上的应⽤及发展材料的合成与制备⾸先是单体通过聚合反应合成聚合物，然后通过相应的加⼯⼯艺制备成所需的材料或产品。
聚合反应常需要通过⼀定的聚合⽅法来实施，根据聚合物的性能指标以及应⽤环境条件等要求，常⽤的聚合⽅法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合以及固相聚合、熔融聚合、界⾯聚合等等，不同的聚合反⽅法有不同的⼯艺及设备要求，所得的聚合物产物在纯度、分⼦量、物态及性能等⽅⾯也各有差异。
如本体聚合体系中仅有单体和引发剂组成，产物纯净后处理简单，可直接⽤模板模具成型，如有机玻璃的制备；溶液聚合是将单体和引发剂均溶于适当的溶剂中的聚合⽅法，体系得粘度较低，具有传热散热快、反应条件容易控制，可避免局部过热，减少凝胶效应等特点适应于聚合物溶液直接使⽤的场合，如涂料、胶粘剂等；悬浮聚合是单体以⼩液滴状悬浮在⽔中进⾏的聚合⽅法，，其特点是以⽔作为反应介质，为了让⾮⽔溶性的单体能在⽔中很好地分散需要使⽤分散剂，所以悬浮聚合体系⼀般由单体、油溶性引发剂、分散剂以及⽔组成，悬浮聚合的产物⼀般以直径为0.05~2mm的颗粒沉淀出来，后处理简单⽅便⽣产成本低，但产物中常带有少量分散剂残留物；乳液聚合是在乳化剂的作⽤下，单体分散在⽔中形成乳液状态的聚合⽅法，体系由单体、⽔溶性引发剂、乳化剂和⽔组成，由于是以⽔为介质，具有环保安全、乳胶粘度低、便于传热、管道输送和连续⽣产等特点，同时聚合速度快，可在较低的温度下进⾏聚合，且产物分⼦量⾼，所得乳胶可直接⽤于涂料，粘结剂，以及纸张、织物、⽪⾰的处理剂等众多领域，乳液聚合因其⽣产过程中安全、环保等特点深受⼈们的⼴泛重视，下⾯主要以乳液聚合为例就聚合⽅法在材料制备上的应⽤及进展进⾏概述。
⼀、乳液聚合法的特点：1、乳液聚合的优点：以⽔为分散介质价廉安全。
乳液的粘度低，且与聚合物的分⼦量及聚合物的含量⽆关，这有利于搅拌、传热及输送，便于连续⽣产；也特别适宜于制备粘性较⼤的聚合物，如合成橡胶等。
核壳乳液聚合
3.乳胶粒的核-壳结构
在乳胶粒的中心附近是一个富聚合 物的核，其中聚合物含量大而单体 含量少，聚合物被单体所溶胀。。
在核的外围是一层富单体的壳， 其中聚合物被单体溶胀
在壳表面上吸附乳化剂分子而成 一单分子层，以使该乳胶粒稳定 的悬浮在水相中
在核与壳的界面上，分布有正在 增长的或失去活性的聚合物末端, 聚合反应就是发生在这个界面上
核壳乳液聚合的建立
随着复合技术在材料科学中的发展，20世纪80年代，科学家们提 出了“粒子设计”的新概念，即从粒子层面而非宏观的机械混合
来复合。核壳乳液聚合就是在“粒子设计”的概念下建立起来
的。
定义：把两种或多种性质不同的物质在一定条件下分两阶段或 多阶段聚合，使乳胶粒的内侧与外侧分别富集不同的成分，即
3、乳胶粒子核壳结构的表征
Seigou kaw aguchi等对核层单体甲基丙烯 酸进行电位滴定，测得电势与乳液球形涂膜 的电压相同，从而证实了乳液的核壳结构。 用透射电镜(TEM)观察所制得的核壳的粒子 形态。
AndreaM等在壳层单体中加入可提供阳离子 的氨基甲基丙烯酸的氯化物，通过乳液在不同 pH值和温度下的动电特性也证实了带有电荷 的壳层的存在。
5、核壳聚合性能以及应用
①制备互穿聚合物网络胶乳.
有网络结构的网络聚合物胶乳的形成可以增进聚 合物之间的相容性，这是因为采用特定工艺产生的 三维结构把两种聚合物连接起来了。
相分离一般是在聚合过程中产生的。高相容体系 的相区尺寸比低相容体系的要小;由聚合产生的相区 尺寸通常比由机械共混制得的要小得多。而且构成 复合材料互穿聚合物网络的两种聚合物相均为连续 相，相区尺寸小，一般在10- -100nm，小于可见 光的波长，故常成透明状。
核壳乳液聚合
1/when the amount of α-MAA was2. 离子键合机理——不同电荷的相互作用
Introduction
影响核壳乳液聚合的因素 核壳乳液聚合的核壳结构
使粒子长大
形成核壳结构
butyl acrylate (BA) as soft monomer, styrene (St) as hard monomer
emulsion began to layer. 当R0»R1，无规共聚物；
法也使乳胶粒表
Results and discussion
面单体浓度很高
。
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影响核壳乳液聚合的因素
• 影响核壳结构的因素除了两中单体的加料次序外，还 与单体的亲水性有关。
• 一般乳液聚合都以水为分散介质，亲水性较大的聚合 物易和介质水接近，而疏水性倾向于排斥介质水，因 而形成不同结构形态的胶乳粒子。
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核壳乳液聚合的核壳结构
单体液滴
单体液滴
种子胶乳
单体、乳化剂分别处在水溶液、 胶束、液滴三相中的示意图
Company name
影响核壳乳液聚合的因素
• 根据核和壳单体的不同，正常的核壳聚合物基本上 有两种类型：
• 硬核软壳型：这类聚合物主要用作涂料。 • 软核硬壳型：调节玻璃化温度或最低成膜温度。以
➢ the functional monomer dosage was 7.5 g.
Abstract
❖used as wet strength agent
➢ single use of APSBM（苯乙烯-丙烯酸丁酯-α-甲基丙烯酸） was not good
➢ simultaneous use of 0.3% APSBM and 0.7% PAE showed great improvement of wet strength to 38%
PBA_PMMA核_壳型乳液的制备及性能研究
第7 卷第1 期上海应用技术学院学报Vol . 7 No . 1 2007 年3 月J O U R NAL O F SHAN GHA I IN S T ITU TE O F TECHNOL O G Y Mar . 2007文章编号:1671 - 7333 (2007) 01 - 0010 - 04PBA/ PMMA 核- 壳型乳液的制备及性能研究高楠,张琢,王霞(上海应用技术学院材料工程系,上海200235)摘要: 以丙烯酸丁酯(BA) 为单体,过硫酸钾( KPS) 为引发剂,通过无皂乳液聚合进行了聚丙烯酸丁酯( PBA) 核体的合成,并以此为种子乳液,制备PBA/ PMMA 核/ 壳结构乳液;讨论了引发剂量及水油比对种子乳液粒径及粒径分布的影响,以及PBA/ PMMA 核壳比对复合乳液的粘度、粒径、粒径分布的影响。
通过激光粒度仪及透射电子显微镜对核/ 壳粒子的形态结构进行了表征。
关键词: 丙烯酸丁酯乳液; 无皂乳液聚合; 核- 壳聚合物中图分类号: TQ 317 文献标识码:AA Study o n Prep aratio n and Prop e r t y of PBA/ PMMACo e2Shell Emul sio nGA O N a n , Z HA N G Zh uo , W A N G X i a(Depart ment of Material Engineering , Shanghai Instit u te of Technology ,Shanghai 200235 ,China)Ab s tra c t : The polybut y lacrylate ( PBA) latex was p r epared by t he soap2f ree emulsio n polymerizatio n wit h t he but ylacrylate (BA) as mo no mer and potassium per sulf ate ( KPS) as initiato r . PBA/ PMMA co re/ shell co mpo site emulsio n was o btained wit h t he PBA latex as co re . In o rder to deter mine t he parameters ,t he ef2 fect s of t he initiato r ,t he ratio bet ween water and mo no mer o n t he particle size and particle size dist ributio n of seed latex was st udied in detail . Furt her mo re ,t he effect s of t he ratio of co re/ shell o n t he visco sity ,solid co ntent and particle size of t he co mpo site emulsio n was discussed. Mo no2dispersed PBA/ PMMA co re/ shell mo r p hology co m po s ite particles were characterized by laser particle size inst r ument and T E M .Ke y wo r d s : polybut y lacrylate latex ; soap2f ree emulsio n polymerizatio n ; co r e2shell polymer无皂乳液聚合是乳液聚合的发展趋势,近年来无皂聚合进入了一个快速发展阶段1 ～4 ; 而核壳结构聚合物乳液的合成是20 世纪80 年代发展起来的一种新型乳液聚合技术5 ,这种结构的聚合物性能优异,广泛用于涂料和胶粘剂。
核壳乳液聚合
性能优越
那么核壳结构乳胶粒形成的聚合物乳液的性 能到底比一般聚合物乳液有哪些方面的优越 性呢？ 性呢？
1.热处理性能 热处理性能
PEA/PS复合胶乳膜的热处理性能，处理之前膜又软又 复合胶乳膜的热处理性能， 复合胶乳膜的热处理性能 经热处理之后， 弱;经热处理之后，变成刚性和脆性，并且膜的拉伸强 经热处理之后 变成刚性和脆性， 度也增加了。 度也增加了。 而对于50/50的PEA/PS复合胶乳膜，其粒子形态由相 复合胶乳膜， 而对于 的 复合胶乳膜 分离的PS微粒分散在连续相 微粒分散在连续相PEA中.这些膜的力学行为 分离的 微粒分散在连续相 中 这些膜的力学行为 属于软的热塑性弹性体，经过高于Tg以上的温度的热 属于软的热塑性弹性体，经过高于 以上的温度的热 处理，其模量、断裂强度和断裂能量显著增加。 处理，其模量、断裂强度和断裂能量显著增加。 这是由于高于PS的 时 这是由于高于 的Tg时，PS的分子链可以有效的移 的分子链可以有效的移 进行重排，达到平衡状态。此时PEA和PS相的界 动，进行重排，达到平衡状态。此时 和 相的界 面张力达到最小， 可能以半连续或整连续的方式分 面张力达到最小，PS可能以半连续或整连续的方式分 散于PEA相中。这样从热力学角度降低了分散相的凝 相中。 散于 相中 这样从热力学角度降低了分散相的凝 聚作用。 聚作用。
核--壳乳胶粒的生成机理 --壳乳胶粒的生成机理
1.接枝机理 接枝机理
乙烯基单体以乳液聚合方式接枝到丙烯酸系橡胶 还有ABS树脂也是苯乙烯和丙烯腈的混合单体 上。还有ABS树脂也是苯乙烯和丙烯腈的混合单体 以乳液聚合法接枝到丁二烯种子乳胶粒上，制成性 以乳液聚合法接枝到丁二烯种子乳胶粒上， 能优异的高抗冲工程塑料.在核一壳乳液聚合中， 能优异的高抗冲工程塑料.在核一壳乳液聚合中，如 果核、壳单体中一种为乙烯基化合物， 果核、壳单体中一种为乙烯基化合物，而另一种为 丙烯酸酯类单体， 丙烯酸酯类单体，核壳之间的过渡层就是接枝共聚 也就是说， 物，也就是说，在这种情况下核壳乳胶粒的生成是 按接枝机理进行的。 按接枝机理进行的。
核壳结构叔丙乳液的合成及其稳定性影响的研究
核壳结构叔丙乳液的合成及其稳定性影响的研究万小婷;闫福安;周勇【摘要】合成了核壳结构的叔丙乳液,考察了环保型阴离子和非离子乳化剂的种类、用量、配比以及甲基丙烯酸(MAA)和苯乙烯-马来酸酐共聚物铵盐用量对乳液稳定性的影响.采用激光粒度仪(DIS)、差示扫描量热分析仪(DSC)、透射电镜(TEM)等对乳液进行了测试及表征.结果表明:乳胶粒子呈现明显的核壳结构;选用阴离子乳化剂十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(PCA078)和非离子乳化剂伯醇聚氧乙烯醚(EH-40),且两者质量比为1∶3,复合乳化剂用量为单体总量的2.2％,MAA的用量为单体总量的3％,保护胶体苯乙烯-马来酸酐共聚物铵盐用量为单体总量的4％时,乳液稳定性最佳.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2016(046)004【总页数】7页(P66-71,77)【关键词】叔丙乳液;核壳结构;环保型乳化剂;乳液稳定性【作者】万小婷;闫福安;周勇【作者单位】武汉工程大学化工与制药学院,武汉430074;武汉工程大学化工与制药学院,武汉430074;武汉工程大学化工与制药学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4*通信联系人乳化剂是乳液聚合体系中的重要组分，对乳液聚合过程以及乳液性能有很大的影响[1]。
乳化剂由亲水和亲油链段构成，通常其亲油链长，可以较容易形成稳定的预乳液和乳胶粒。
传统的一些乳化剂结构上都含有苯基、壬基酚等基团，而这些乳化剂分子在聚合物乳液涂覆形成的薄膜中呈现游离状态，容易在胶层表面发生解吸并迁移，属于被国际环保组织严禁使用的化合物，因此环保型乳化剂在乳液聚合中的应用日益引起人们重视[2]。
聚合物乳液的稳定性是乳胶涂料及其他制成品应用的基础[3]。
影响聚合物乳液稳定性的因素很多，除乳液的配方和合成工艺外，聚合物乳液后期贮存和使用过程中，其稳定性还受到如电解质、机械作用、冻融作用、高温和稀释作用以及贮存时间等因素的影响[4]。
乳液聚合之核壳乳液聚合
3.其他性能和应用
在相同原料组成的情况下，乳胶 粒的核壳结构化可以显著提高聚合物 的耐磨、耐水、耐候、抗污、防辐射 性能以及抗张强度、抗冲击强度和粘 接强度，改善其透明性，并可显著降 低最低成膜温度，改善加工性能。所 以核完乳液聚合可以广泛应用于塑料、 涂料直到生物技术的很多领域，如用 作冲击改性剂、阻透材料等。
六.核壳聚合物的性能
核--壳聚合物乳液与一般聚合物乳液相比, 区别仅在于乳胶粒的结构形态不同。核壳乳 胶粒独特的结构形态大大改善了聚合物乳液 的性能。 即使在相同原料组成的情况下，具有核 壳结构乳胶粒的聚合物乳液也往往比一般聚 合物乳液具有更优异的性能，因此，从80年 代以来，核壳乳液聚合一直受到人们的青睐， 在核壳化工艺、乳胶粒形态测定、乳胶粒颗 粒形态对聚合物性能的影响机理等方面取得 许多进展。
因此：采用预溶胀法或间歇加料方式
所形成的乳胶粒，在核一壳之间有可能 发生接枝或相互贯穿，这样一来就改善 了核层与壳层聚合物的相容性，从而提 高了乳液聚合物的性能。
2.单体亲水性的影响
单体的亲水性对乳胶粒的结构形态 也有较大影响。
如果以疏水性单体为核层单体，以亲水性单 体为壳层单体进行种子乳液聚合，通常形成 正常结构的乳胶粒。 反之以亲水性单体为核层单体，而以疏水性 单体为壳层单体的种子乳液聚合，在聚合过 程中，壳层疏水性聚合物可能向乳胶粒内部 迁移，从而有可能形成非正常的结构形态(如 草蓦形、雪人形、海岛形、翻转形)乳胶粒。
核壳聚合物的应用
1.制备互穿聚合物网络胶乳
有网络结构的网络聚合物胶乳的形成可以增进 聚合物之间的相容性，这是因为采用特定工艺产生 的三维结构把两种聚合物连接起来了。 相分离一般是在聚合过程中产生的。高相容体 系的相区尺寸比低相容体系的要小;由聚合产生的相 区尺寸通常比由机械共混制得的要小得多。而且构 成复合材料互穿聚合物网络的两种聚合物相均为连 续相，相区尺寸小，一般在10一100nm，小于可见 光的波长，故常成透明状。 它兼具良好的静态和动态力学性能以及较宽的 使用温度范围。它不同于简单的共混、嵌段或接枝 聚合物，性能上的明显差异有两点:一是在溶剂中溶 胀但不溶解;二是不发生流动或形变。
水性含硅聚合物涂料的制备与应用
核 一 壳乳 液聚合得到 的乳液具有抗 回黏性 好、 最低成膜温度低 、 更好的成膜性、 更好的稳定 性 以及 更优 越 的力 学性 能 。 戴洪义等同 以乙烯基三乙氧基硅烷为改性剂 ， 采用核 ／ 壳乳液聚合的方法 ，将少量有机硅接枝 于苯丙树脂的壳结构 中， 苯丙乳液的耐水性和抗 低温冷冻性能均得到提高。 甘孟瑜等用八 甲基环 四硅氧烷（ ４、 Ｄ ）甲基丙烯酸甲酯 （ ＭＭＡ 、 ）丙烯酸 丁酯（ Ａ） Ｂ 制备 出具 有稳定核壳结构 的有机硅 ． 丙烯酸酯乳液 ， 该乳液耐水性好 。 郭天瑛【 ７ ］ 等通过 核壳乳液聚合法制备了以丙烯 酸丁酯 （ Ａ） 苯 Ｂ 一 乙烯 （ｔ共 聚 物 为 核 ， Ｓ） 甲基 丙 烯 酸 甲酯 （ ＭＭＡ） 一 苯 乙烯 （ｔ一乙烯 基 三 乙氧 基 硅 烷 （ Ｅ ） 壳 Ｓ） ＶＴ Ｓ 为 的水性 自交联乳液。 孟勇等合成了具有高硅含量 的核 ／ 壳结构的聚硅氧烷 ／ 甲基丙烯酸甲酯的复 合粒子。相对一次投料法 ， 该复合粒子粒径均一、 形态规整、 具有明显的核 ／ 壳结构。 孙道兴等以丙 烯酸异辛酯为壳 ， 甲基丙烯酸甲酯 （ ＭＭＡ） 为核 ， 甲基 丙 烯 酸 甲 酯 （ ＭＭＡ） 和 有 机 硅 偶 联 剂 （ ． １为官能性单体 ， Ａ１ ） ５ 合成了内硬外软的核 ． 壳 型有机硅改性丙烯酸酯乳液。 夏宇正等采用一步 乳液 聚合 法 （ 自由基 共聚与缩 聚反应 同步进 即 行 ）制备了聚丙烯 酸酯为核 ， ， 聚硅氧烷为壳共 聚 乳液 。该乳液放置一定时问后 ， 乳胶粒结构发生 相反转 ， 最终 变成 以聚硅氧烷 为核 ， 聚丙烯 酸酯 为壳的热力学稳定结构。 １３ 无皂 乳 液聚合 ． 在无皂乳液聚合体系中没有乳化剂存在 ， 胶 粒主要通过结合在 聚合物链或其端基上 的离子 基团 、 亲水基 团等而得 以稳定 的 ， 能得到单一分 散 、 面 洁净 的胶 乳 粒 子 ， 表 同时 避 免 了乳 化 剂对 产品纯度和性能影 响。韩朝 阳等［ ８ １ 选用乙烯基三 乙氧基 硅烷 （ １ １作为反应性有机硅单 体， Ａ一５ ） 利
丙烯酸系核壳乳液的合成及其在耐沾污外墙涂料中的应用
重庆大学硕士学位论文
英文摘要
Through the experiment the prescription design and craft were fixed, and the operation parameters were optimized. The parameters include feed method, the drop speed of monomer, the reaction temperature, mix speed, and pH value regulate etc. The test of TEM proved the latex particle is core-shell structure. And with the Malvin laser granularity distribution analyzer, it is found that most size of core-shell latex particle centralizes to 100nm. The tests showed emulsifier effect markedly on comprehensive performance of core-shell emulsion and coating film. Adopting the composite of anionic emulsifier (SDS) and non-ionic emulsifier (OP-10), the stability of the core-shell emulsion is good. With the increase of the consumption of the emulsifier, the size of particle is reduced directly, but the water absorption rate of the emulsion film rises notably. The perfect level of emulsifier is 3%~4%, the emulsifier amount ratio at core and shell stage is 2:1. Polymerized in this project, the stability of polymerization and comprehensive performance of emulsion is very well. Prepared with those emulsions, the comprehensive performance of exterior coating is good. Especially, the stain-resistance ability of the exterior coating is very well. Shell thickness is one of the key factors that influence the film form ability of core-shell emulsion and the rigidity of latex film. In the case of hard-core/soft-shell emulsion,
《核壳乳液聚合》课件
《核壳乳液聚合》课件课程目标：1. 了解核壳乳液聚合的定义和原理。
2. 掌握核壳乳液聚合的制备方法和应用领域。
3. 了解核壳乳液聚合的优势和挑战。
第一部分：核壳乳液聚合的定义和原理1.1 核壳乳液聚合的定义核壳乳液聚合是一种聚合技术，通过控制聚合反应的过程，形成具有核壳结构的高分子颗粒。
在这个过程中，核心和壳层分别由不同的单体或聚合物组成，形成具有特定结构和性能的颗粒。
1.2 核壳乳液聚合的原理核壳乳液聚合的基本原理是将核心单体或聚合物分散在乳液中，在外部添加壳层单体或聚合物，通过控制反应条件，使壳层在核心表面聚合形成。
通过调节核心和壳层的组成和结构，可以实现对颗粒的尺寸、形态、组成和性能的精确控制。
第二部分：核壳乳液聚合的制备方法2.1 传统核壳乳液聚合传统核壳乳液聚合是通过将核心单体或聚合物分散在乳液中，逐滴加入壳层单体或聚合物，在反应过程中控制温度、pH值和搅拌速度等条件，使壳层在核心表面聚合形成。
通过调节核心和壳层的组成和比例，可以实现对颗粒的尺寸和组成的精确控制。
2.2 现代核壳乳液聚合技术现代核壳乳液聚合技术包括“种子聚合”和“转子聚合”等方法。
种子聚合是通过先制备具有特定形状和尺寸的核心颗粒，再在其表面进行壳层聚合。
转子聚合则是通过使用特殊的转子设备，将核心单体或聚合物和壳层单体或聚合物分散在乳液中，实现核壳结构的形成。
第三部分：核壳乳液聚合的应用领域3.1 涂料和油墨核壳乳液聚合颗粒可以用于制备高性能的涂料和油墨，通过调节颗粒的尺寸、形态和组成，可以实现对涂膜的硬度、耐磨性和附着力等性能的精确控制。
3.2 塑料和橡胶核壳乳液聚合颗粒可以用于制备高性能的塑料和橡胶材料，通过调节颗粒的尺寸和组成，可以实现对材料的机械性能、热稳定性和耐候性等性能的精确控制。
3.3 药物delivery核壳乳液聚合颗粒可以用于药物传递系统，通过调节颗粒的尺寸、形态和组成，可以实现对药物释放速率和效率的精确控制。
乳液聚合应用
乳液聚合应用一、乳液聚合简介乳液聚合是一种工业生产中常用的聚合物合成方法，通过乳化剂的作用，将单体分散在水中形成稳定的乳液，并以此为基础进行聚合反应。
乳液聚合的优点在于能够得到高分子量且粒径分布均匀的聚合物颗粒，而且整个聚合过程易于控制，因此在涂料、粘合剂、塑料、纤维等领域得到广泛应用。
二、乳液聚合的应用领域1.涂料：乳液聚合技术生产的乳胶漆具有无毒、无味、不燃等优点，广泛应用于建筑、家具、汽车等领域的涂装。
由于乳液聚合生产的乳胶漆具有良好的耐水性、耐擦洗性和装饰性，因此在高端涂料市场占据重要地位。
2.粘合剂：乳液聚合生产的聚合物乳液可加工成各种粘合剂，如万能胶、地板胶、壁纸胶等。
这些粘合剂具有粘附力强、无毒环保、使用方便等特点，被广泛应用于建筑、装修、包装等领域。
3.塑料：部分乳液聚合物可以用于制造塑料。
与其他塑料材料相比，乳液聚合物具有环保无毒、优良的加工性能和力学性能等特点，因此在医疗器械、食品包装等领域有广泛的应用。
4.纤维：部分乳液聚合物可以用于生产纤维。
这类纤维具有良好的保暖性、抗静电性、阻燃性等特点，被广泛应用于纺织品、服装等领域。
三、乳液聚合的主要产品1.苯丙乳液：苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚得到的，主要用于生产建筑涂料、家具涂料和汽车涂料等。
苯丙乳液具有优良的耐候性、耐水性、耐碱性等特点，且价格相对较低，因此在市场上占据主导地位。
2.醋丙乳液：醋丙乳液是由醋酸乙烯酯和丙烯酸酯单体经乳液共聚得到的，主要用于生产纸张涂层、皮革涂层和织物涂层等。
醋丙乳液具有较好的粘附力、透明性和成膜性等特点，且对人体无毒无害，因此在许多领域得到广泛应用。
3.硅丙乳液：硅丙乳液是由硅氧烷和丙烯酸酯单体经乳液共聚得到的，主要用于生产高档建筑涂料、家具涂料和汽车涂料等。
硅丙乳液具有优良的耐候性、耐水性、耐污性和装饰性等特点，且不易受到紫外线的侵蚀，因此具有较长的使用寿命。
4.丁苯乳液：丁苯乳液是由丁二烯和苯乙烯经乳液共聚得到的，主要用于生产轮胎帘子布涂层、输送带涂层和矿山带涂层等。
乳液聚合成核剂
乳液聚合成核剂关于乳液聚合成核剂介绍如下：一、成核剂种类乳液聚合成核剂是一种重要的添加剂，用于改善乳液聚合过程中的稳定性、粒径分布和最终产品的性能。
根据不同的作用机理和化学组成，成核剂可以分为多种类型，如无机盐类、高分子聚合物类、有机小分子类等。
这些成核剂在乳液聚合中起着促进胶束成核、稳定乳液的作用。
二、成核剂作用机理成核剂的作用机理主要涉及降低临界成核浓度、提供活性中心和改变表面张力等多个方面。
在乳液聚合中，加入适量的成核剂可以显著降低成核能垒，促进乳胶粒子的形成。
同时，成核剂还可以通过吸附在乳胶粒表面，提高乳液的稳定性。
三、成核剂选择因素选择合适的成核剂需要考虑多个因素，如聚合单体类型、反应条件、乳液性能要求等。
对于特定的聚合体系，需要通过实验筛选合适的成核剂种类和添加量，以达到最佳的乳液性能。
四、成核剂在乳液聚合中的应用乳液聚合成核剂广泛应用于各种乳液聚合体系，如聚合物乳液、涂料、油墨、粘合剂等。
通过添加适量的成核剂，可以提高乳液的稳定性、改善粒径分布、提高产品性能。
在实践中，需要根据具体的应用需求选择合适的成核剂。
五、成核剂对乳液性能的影响成核剂对乳液性能的影响主要体现在粒径分布、稳定性、机械性能和流变性等方面。
通过合理选择和调整成核剂的种类和添加量，可以实现对乳液性能的有效调控。
六、成核剂研究进展与展望近年来，关于乳液聚合成核剂的研究取得了重要进展，新型成核剂不断涌现。
未来的研究重点将集中在开发高效、环保的成核剂体系，深入探索成核剂的作用机理及与其他聚合技术的结合应用等方面。
七、成核剂安全性及环保问题在选择和使用成核剂时，应关注其安全性和环保性能。
优先选用低毒、低污染的成核剂，并关注其在生产和使用过程中的环境影响。
同时，开展绿色合成方法的研究，降低成核剂的生产能耗和废弃物排放。
八、成核剂生产工艺与制备方法不同的成核剂种类具有不同的生产工艺和制备方法。
在实际生产中，需要根据成核剂的化学性质和工艺要求，采用合适的工艺条件和设备进行制备。
乳液聚合的特点及应用
乳液聚合的特点及应用和其它聚合反应的实施方法——本体聚合、溶液聚合和悬浮聚合相比较，乳液聚合法有如下的重要特点：1．易散热众所用知，烯类单体聚合反应的传热特点是①热负荷大，其聚合热约为60一100KJ／MOLl；②在聚合过程中放热不均衡，高峰期要比平均放热速率高2—3倍；③传热条件差．对本体聚合来说，反应后期体系粘度可达几十万mpa.s．传热系数大大降低；④为了控制聚合反应速率与聚合物分于量及其分布，聚合过程常常对反应温度有着非常苛刻的要求。
为了解决散热问题，即使采用高效搅拌和换热装置，也很难将所产牛的聚合热及时排除，所以聚合过程的散热问题是一个关键问题，常常因为散热问题得不到合理解决而使实验室研究成果不能投人工业生产而转化为生产力。
散热问题也严重地影响着安全生产和产品质量，因为散热不好而在聚合体系中造成局部过热，轻则使相对分子质量分布变宽，还会引起支化、交联和碳化，使产品质量变坏，重则会引起爆发性聚合，使产品报废，甚至发生事故。
与本体聚合不同，乳液聚合体系的连续相是水，聚合反应发生在分散于水相中的乳胶粒内部，尽管乳胶粒内粘度很高，但整个反应体系的粘度并不高，基本上接近于连续相水的粘度，并且在聚合过程中体系粘度也不会发生大幅度的变化，因为同本体聚合相比，乳液聚合体系易散热，不会出现局部过热，更不易发生爆聚。
乳液聚合不仅比本体聚合容易散热，而且也比溶液聚合和悬浮聚合更容易散热，许多阅澈热问题得不到解决而上升不到大生产的聚合过程，常常可以很容易地用乳液聚合法进行生产。
2．既可制得高分子量的聚合物，又有高的聚合反应速率本体聚合、溶液聚合与悬浮聚合遵循共向的动力学规律，即在引发剂浓度一定时，要想提高聚合反应速率，就要提高反应温度，而反市温度的提高会加速引发剂的分解，使自由基浓度增大，从而导致了链终止速率的增大，使聚合物平均相对分子量减小；反过来，要想提高聚合物平均相对分子量，就必须降低反应温度，这义会造成聚合反应速率的降低。
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文章编号:1000-2634(2002)02-0059-04核2壳乳液聚合及其在涂料中的应用Ξ段明,胡星琪(西南石油学院化学化工学院,四川南充637001)摘要:综述了近10年来核Ο壳乳液聚合理论的发展,其中包括聚合机理:聚合物沉积机理和种子粒子表面聚合机理;核Ο壳粒子的制备方法:间歇法、平衡溶胀法、半连续法、连续法;常见的核Ο壳结构乳胶粒子的几种形态结构以及影响形态结构的动力学和热力学因素、并介绍了核壳结构的表征方法包括对成膜能力的评价。
最后介绍了核Ο壳乳液聚合在涂料中的应用。
关键词:聚合物;形态;成膜能力;涂料中图分类号:TQ630.49 文献标识码:A引 言近年来,由于安全和环境因素促进了乳胶漆在涂料工业中代替有机溶剂型涂料。
但是在室温下乳胶漆的成膜能力却有待提高。
这是由于一方面,聚合物的玻璃化温度T g必须低于成膜时的温度。
当成膜温度高于聚合物的T g时,成膜较快,成膜速度受(T -T g)影响很大。
一般希望乳胶粒子能快速凝聚成膜,所以乳胶的T g必须远远低于成膜温度;另一方面,(T-T g)也决定凝聚的膜是否为固态膜,为了通过抗粘着性实验,人们常常希望聚合物T g较高。
这样一来,要想得到满足两方面要求的T g似乎不可能。
为了解决这个矛盾,常用的方法是加入一些可挥发的增塑剂,其作用在于降低聚合物链间的相互作用,从而提高链段的运动,降低最低成膜温度,使乳胶既有较好的成膜能力,形成的膜有较好的理化性能。
随着人们对工业和日常应用中VOC含量的限制,我们面临研制一种新型乳液,使其不依靠增塑剂而获得好的成膜能力和理想的理化性能。
一种较有发展前途的策略就是使用特殊结构的粒子:核Ο壳结构聚合物粒子。
它是根据80年代Okubo提出的“粒子设计”[1]的思想,通过特殊乳液聚合方法制备出的一类具有双层或多层结构的复合粒子。
可以通过核和壳的不同组合得到一系列不同形态的乳胶粒子,进而得到不同功能的产品。
在这里我们着重介绍核Ο壳乳液聚合的机理、制备方法、表征方法、成膜机理以及膜的性能。
1 核Ο壳乳胶粒生成机理目前,对于核Ο壳结构的形成机理还没有明确统一的认识,综合各种文献,核Ο壳结构的形成机理主要有以下两种:1.1 聚合物沉积机理在种子乳液聚合的反应初期,水相中的第二单体浓度高达浓度极限时,有一部分单体沉积下来形成基本粒子。
这种基本粒子来不及长大就被种子粒子所吸附,从而在种子表面形成壳层,第二单体的聚合反应就在这些新粒子中进行。
对于水溶性好的第二单体,它们聚结在壳层有利于核Ο壳结构的稳定。
Rios[2]等认为PSt/P(BAΟMMA)粒子形成的机理就是如此。
1.2 种子粒子表面聚合机理多数种子乳液聚合用的是水溶性引发剂,所产生的自由基有较好的亲水性,易附在粒子表面。
Mills[3],Chern[4],Vanderhoff[5]等人认为:粒子中不仅自由基的分布不均匀,而且单体也呈梯度分布,形成单体富集的壳层,因而聚合反应主要发生在壳层。
对于水溶性差的单体或以平衡溶胀法、间歇法进行的种子乳液聚合,其核Ο壳结构的形成遵循这种机理。
第24卷 第2期 西南石油学院学报 Vol.24 No.2 2002年 4月 Journal of S outhwest Petroleum Institute Apr 2002 Ξ收稿日期:2001-08-21作者简介:段明(1975-),男(汉族),四川南充人,在读博士,从事油田化学研究。
2 核Ο壳结构聚合物复合乳胶粒的合成方法目前,制备核Ο壳结构研究最多、最常用的方法是种子乳液聚合。
种子乳液聚合就是:首先用乳液聚合法将成核单体合成种子乳液,然后按一定方式将第二单体加入到种子乳液中聚合即可制得。
具有核Ο壳结构的聚合物乳液,根据壳层单体的添加方式,可分为4种方法:(1)间歇法:按配方一次性将种子乳液、水、乳化剂、壳层单体加入到反应器中,然后加入引发剂进行聚合。
(2)平衡溶胀法:将壳层单体加入到种子乳液中,在一定温度下溶胀一段时间,然后再加入引发剂进行聚合。
(3)半连续法:将水、乳化剂和种子乳液加入到反应器中,再加入引发剂,然后再将壳层单体以一定速率滴加到反应器中,滴加速率要小于聚合反应速率。
(4)连续法:首先在搅拌下将单体、引发剂加入到种子乳液中,然后将所得的混合液连续滴加到溶有乳化剂的水中进行聚合。
3 核Ο壳乳胶粒结构形态及影响因素在许多应用中复合乳胶粒子形态的控制是非常重要的。
这些年来,通过对核Ο壳乳液聚合物的结构形态研究发现,复合粒子的各种形态受单体的性质如疏水性以及制备方法等因素的影响。
比如:对于PMMAΟPS体系,不同的条件下可得到雪人型、草莓型;对于聚丙烯酸丁酯和聚苯乙烯体系,则可以得到半月亮型、三明治型、翻转型等形态。
综合起来,影响核Ο壳乳胶粒结构的因素主要可以涉及热力学和动力学两个方面:热力学因素决定最终粒子位能的高低及稳定性;而动力学因素决定着反应过程中不同位能结构生成的难易程度。
3.1 热力学因素热力学条件影响分步乳液聚合法粒子的形态。
Sundberg[6]等认为:复合粒子中两种聚合物排列方式应满足界面自由能最小的原则。
而其中聚合物与水、聚合物之间的界面引力被证明是关键参数。
Chen[7]等人通过理论和实验两方面对PMMA/PS 体系进行研究,认为热力学上稳定的胶粒形态取决于界面自由能值和两种聚合物的相对体积。
在一定条件下,通过改变体系的界面自由能或两聚合物的相对体积,就有可能达到控制乳胶粒结构形态的目的。
3.2 动力学因素(1)引发剂[8]引发剂的类型直接影响最终粒子的形态。
对于种子聚合物和第二单体都是疏水性时,用水溶性引发剂易形成核Ο壳结构,而用油溶性引发剂的情况就比较复杂;对于种子聚合物亲水、而第二单体疏水的情况,加入油溶性引发剂易形成反核Ο壳结构。
(2)第二单体加入方式和加入速度[8]第二单体的加入方式对乳胶粒的结构形态有很大影响,这是因为不同加料方式中,第二单体在种子乳胶粒表面及内部的浓度分布不同。
一般来说,当第二单体的加入速度低于其聚合速度时,较易形成核Ο壳结构。
(3)聚合反应速度JanΟErik[9]等人研究PSt/PMMA间歇式种子乳液聚合体系,得到以PSt为基质,内含PMMA“海岛”结构的方式。
当聚合反应速度下降时,PMMA “海岛”的尺寸增大。
(4)种子乳胶粒的粘度和分子量[8,9]种子乳胶粒的粘度影响复合乳胶粒的形态,这是由于当种子乳胶粒粘度较大时,第二单体及其聚合物难于向核内扩散造成的。
另外,Chen[7]等人在研究PSt/PMMA体系时发现:种子聚合物PSt分子量高时,PSt被PMMA包裹;PSt分子量低时,形成结构形态相反的结构。
(5)聚合物之间的接枝程度和交联度[7]聚合物之间的接枝反应有利于核Ο壳结构的形成,这是由于接枝共聚物在核壳之间形成一个过渡层,降低了核壳间的界面张力,因而接枝程度越高,越易于形成核Ο壳结构。
ElΟAasser等人在研究PBA/ PSt体系时,发现接枝程度依赖于单体加入方式。
种子乳胶粒交联与否也影响最终乳胶粒的结构形态,交联度大,易于形成核Ο壳结构。
此外,体系的乳化剂、p H值、搅拌速度、单体、自由基及低聚物的移动速度[10]等都对乳胶粒形态都有不同程度的影响。
以上各种因素对乳胶粒形态的影响目前仅局限于定性讨论,要想得到定量关系,有06西南石油学院学报 2002年待于进一步的研究。
4 核Ο壳聚合物粒子结构的表征(1)透射电镜法(TEM)[11]一般不同物质有不同的电子云密度。
在透射电镜下观察时,不同的电子云密度处颜色深浅不一样,由此可分辨粒子的结构形态。
常用染色法来提高样品自身的反差。
常用的染色剂有O s O4、RuO4。
(2)原子力显微镜(AFM)(Atom Force Micro2 scope)可直接对液体样品进行观察,能得到粒子的三维图像,并可定量确定粒子表面的粗糙程度和获得许多热力学数据。
(3)核磁显微成像有待于提高分辨率。
(4)扫描电镜法(SEM)[11]扫描点只能观察固体样品,可分析粒子的表面形态。
(5)粒径及分布的测定法对于粒径单分散的聚合物作种子进行种子聚合。
比较复合粒子和种子粒子的粒径,就可确定核Ο壳结构是否形成。
最近,人们[12,13]将小角X光散射(SAXS)和小角中子散射(SANX)用于确定胶粒内部结构。
5 成膜能力及其影响因素含有核Ο壳结构粒子的乳液与普通乳液聚合相比,即使在相同化学组成的情况下,由于其粒子具有核Ο壳结构,而会表现出一些特殊的性能。
其中较为突出的性能就是成膜能力。
我们常用最低成膜温度MF T来评价成膜能力。
在这方面,Morgan、De2 von[14]等做了许多研究,发现含有核壳结构粒子的乳液的MF T跟粒子的粒径、组成、粒子形态及壳的厚度有关。
5.1 聚合物的结构聚合物的结构影响着核Ο壳乳胶粒子的MF T。
由不同结构组成的核Ο壳乳胶粒子按照聚合物的刚性可分为硬核/软壳、中等/中等、软核/硬壳三种类型。
一般说来,它们的MF T有如下顺序:硬核/软壳>中等/中等>软核/硬壳5.2 壳的厚度壳的厚度也影响核Ο壳乳胶粒子的MF T。
De2von[14]等人在研究PMMA/PBA体系时发现如图1规律。
对于硬核/软壳结构,MF T随着壳的厚度增加而下降;对于软核/硬壳结构,MF T大致随着壳的厚度增加而增加;但是对于硬核/软壳结构,壳存在着最小厚度:在乳胶干燥时,确保壳层聚合物能够流动填充乳胶粒子间的空隙。
否则,不能成膜。
图1 壳的厚度对MFT的影响5.3 核Ο壳间过渡层核壳间过渡层也影响核Ο壳乳胶粒子聚合物的MF T。
Santos[15]等人在采用NMR的方法研究PBA /PMMA体系时发现,在PBA/PMMA核Ο壳乳胶粒子中存在一个过渡层;过渡层中含有PMMA和PBA,在过渡层中离核越远,PBA含量越低,PMMA 含量越高;过渡层影响着膜的力学性能;第二单体的亲水性、核的交联度及膜的热处理等因素都是通过作用于过渡层来影响膜的MF T和力学性能的。
6 在涂料中的应用由于核Ο壳结构复合粒子聚合物具有特殊性能,因而广泛用于涂料领域。
如:PSt/PAC核Ο壳结构的乳液可作为上光涂料[16]。
其在涂料中的应用主要体现在以下两个方面:6.1 设计理想的MF T以具有较高T g的聚合物为核、具有低T g的聚合物为壳制备具有核Ο壳结构的复合粒子。
在这种复16第2期 段明等: 核Ο壳乳液聚合及其在涂料中的应用 合粒子中,低T g的壳有利于乳胶在低温度成膜,随着水的挥发,凝聚膜的T g接近整个聚合物的平均T g,这种较高的T g减小了粘着的可能性。
如Aki2 ra[17]以MMA、苯乙烯、丙烯酸、2Ο乙基丙烯酸己酯不同配比为核壳制成MF T为28℃的乳胶涂料。