核壳乳液聚合

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2021-03-12
核壳乳液聚合的应用举例（2）
synthesis and application of anionic acrylic（阴离子 丙烯酸） emulsion used as paper wet-strength additive
Related imformation
❖ Title
✓ Core （核聚合） core monomers which were well pre-emulsified
✓ Shell（壳聚合） well pre-emulsified shell monomers
Experienment
Paper sheets preparation and analysis
During shell reaction stage, the conversion rate increased slowly;
At the end of reaction, the conversion rates of four different emulsifier dosages system were almost the same, which could all reach more than 99%
Experienment
A constitutional formula synthesized by St（苯乙烯） ,BA（丙烯酸丁酯） and α-MAA（甲基丙烯酸）
Experienment
Copolymer synthesis
✓ Seed（种子聚合） emulsifier, buffer and distilled water mixed seed monomers, potassium peroxydisulfate（过硫酸钾）
Results and discussion
During seed reaction stage, when emulsifier dosage was 3%, the monomer conversion rate was the lowestof all;
During core reaction stage, as the reaction went on, the monomer conversion rate increased fast,especially the emulsifier dosage 3% increased significantly;
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什么是核壳乳液聚合
少量单体先形成种子胶乳 后继的正式聚合采用同一种单体
使粒子长大
少量单体先形成核结构部分 后继聚合采用不同单体 形成核壳结构
种子乳液聚合
核壳乳液聚合
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核壳乳液聚合的核壳结构
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。 • 在核的外围是一层富单体 的壳;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。
hardwood bleached kraft pulp(HBKP)（阔叶木漂白硫酸盐浆） 80 g/m2 basis weight Wet tensile strength and folding endurance
Emulsion characterization
observation of emulsion’s state,viscosity and color; the solid content, conversion
一种单体在另一种聚合物存在下进行聚合时，在适当的 条件下，会多去聚合物上的活泼氢原子而发生接枝共 聚。如St-BA核壳乳液聚合 • 互穿聚合物网络机理 两种聚合物分子链相互贯穿并以化学键的方式各自交联 而成的网络结构 • 离子键合机理——不同电荷的相互作用
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影响核壳乳液聚合的因素
核壳乳液聚合
核壳乳液聚合
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什么是核壳乳液聚合
2
核壳乳液聚合的核壳结构
3
影响核壳乳液聚合的因素
4
核壳乳液聚合运用举例
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什么是核壳乳液聚合
核壳乳液聚合
• 核壳乳液聚合是种子乳液聚合的发展。 • 若种子聚合和后继聚合采用不同单体，则形成核
壳结构的胶粒，在核与壳的界面上形成接枝层， 增加两者的相容性和粘结力，提高力学性能。 • 在总配比完全相同的情况下，因为组分性质的差 异，采用种子乳液聚合的方法，控制不同的加料 顺序和条件，可以得到结构形态不同的核壳乳胶 粒子。 • 与普通乳液乳液聚合相比，它有显著的优越性， 如在流变性、最低成膜温度、玻璃转化温度、抗 张强度、粘接性能、加工性等方面有显著的特点。
壳层物质的加料方法不同， 形成的核壳结构和核壳间结合方式也差别很大。
间歇法：壳单体 一次性加入，在 引发剂存在下引 发聚合，这种方 法也使乳胶粒表 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。
mechanical stability, ionic stability, pH stability and storing stability (one month)
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2021-03-12
Thank You!
Results and discussion
1/more than 98% 2/as the amount of SDS increased, the flocculation of emulsion significantly increased and the storing stability reduced,also the emulsion began to layer. 3/same charge causes the bonding of the emulsifier molecules and latex particles to decline.
synthesis and application of anionic acrylic emulsion（阴离 子丙烯酸） used as paper wet-strength additive
❖ Authors
Xin Liu, Chunhua Tian, Yuying Wu, Xueming Zhang College of Materials Science and Technology, Beijing
丁二烯﹑丙烯酸丁酯等软单体，经乳液聚合后为种 子，甲基丙烯酸甲酯﹑苯乙烯﹑丙烯睛等为硬单体 ，后来加入继续聚合，就成为硬壳层。以B（聚丁二 烯）为核，S（苯乙烯）和A（丙烯氰）共聚物为壳 ，就成了著名的ABS工程塑料。
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影响核壳乳液聚合的因素
核壳乳液粒子构成机理 • 接枝机理
➢ as to improve the properties of emulsion ➢ acrylate copolymer（丙烯酸共聚物） emulsion with core-
shell structure was prepared using styrene (St) （苯乙烯） as hard monomer and butyl acrylate (BA) （丙烯酸丁酯）as soft monomer.
2/excellent penetrability（渗透性）, affinity（亲和力）, and film forming ability;it can disperse in water without organic solvent
3/some disadvantages: high temperature of film forming, lower rigidity（刚度）, tending to get soft, poor water resistance（抗水性） of cured（熟化） film, ect
丙烯酸丁酯、苯乙烯、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚
❖the optimal conditions
➢ the ratio of SDS to OP-10 was 1:2, total dosage was 8%;
➢ the dosage of initiator was 0.25 g, including 0.15g in seeded polymerization process and 0.1g in shell polymerization process;
• 正常结构和非正常的结构形态(如翻转形等)乳胶粒。
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核壳乳液聚合的应用举例（1） • 多层特种结构聚合物乳胶粒子
• 递变进料、单体A单体B、洋葱 • 当R0：R1=1：2，内部富含B外部富含A的核壳聚合物；
当R0»R1，无规共聚物；当R0«R1，典型的B核A壳聚合 物
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Introduction
பைடு நூலகம்idea
➢ a new concept of "particle design", that is, changing the structure of latex（胶乳） particles through designing the composition of core and shell structures of latex particles
Forestry University
❖ From
4th International Conference on Pulping, Papermaking and Biotechnology
Contents
1. Abstract 2. Introduction 3. Experienment 4. Results and discussion 5. Conclusion
➢ SEM photographs showed that the appearance of paper treated with 0.7% PAE and 0.3% APSBM had a close crosslinking（交联）
Introduction
background
1/environmental-friendly products-MF（脲- 甲醛树脂）/UF （三聚氰胺一甲醛树脂）/PAE（聚酰胺环氧氯丙烷）
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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
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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%
Abstract
❖ polymerization
butyl acrylate (BA) as soft monomer, styrene (St) as hard monomer
sodium dodecyl sulfate (SDS) and dodecyl polyoxy ethylene (OP-10) as emulsifiers under nitrogen
4/One solution to solve above mentioned problemsis to develop special structure of particles called core-shell structure （核壳结构）of the polymer particles