微皂乳液聚合工艺及性能研究

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1、青岛科技大学硕士学位论文微皂乳液聚合工艺及性能研究姓名：杨晶巍申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：唐林生20040415微皂乳液聚合工艺及性能研究摘要常规乳液聚合使用了大量的乳化剂。乳化剂残留在产品中，造成胶膜的耐水性、抗污性、附着力和光泽差，乳化剂易起泡影响涂料的生产和施工。采用无皂乳液聚合可克服以上弊端，但无皂乳液聚合稳定性差，合成稳定性好的高固含量无皂乳液十分困难。因此，本文利用国内外在无皂乳液聚合方面取得的成就，进行了微皂乳液聚合工艺研究。微皂乳液聚合是通过同时与水溶性羧基单体和非离子性单体共聚，显著降低乳化剂的用量，旨在获得一种既能解决常规乳液聚合中乳化剂用量大所造成的一

2、些问题，又易于工业化的聚合新方法。研究了水溶性单体(羧酸类单体、磺酸类单体和非离予型单体)对微皂乳液聚合的稳定化作用。通过与甲基丙烯酸(MAA，或丙烯酸，AA)和N．羟甲基丙烯酰胺(N．MA)或丙烯酰胺(AM)共聚，实现了St．MMA．BA的微皂乳液聚合，乳化剂用量从常规乳液聚合的3．5～4．5wt％降至0．05～O．20wt％(占单体的质量分数)。在微皂乳液聚合中，乳胶粒子的稳定化主要是依靠水溶性单体在聚合后被键合在乳胶粒表面而产生的。被键合在乳胶粒表面的水溶性单体形成亲水化膜而产生立体效应来维持乳液的稳定。离子型水溶性单体还使乳胶粒表面产生电荷，通过静电斥力来维持乳液的稳定。因此，在

3、聚合后水溶性单体能否产生稳定化作用决定于水溶性单体是否能有效地被键合在乳胶粒的表面。实验结果表明，为了使水溶性单体键合在乳胶粒表面，其亲水性参数I／O应为3～5，并应全部加入种子聚合阶段。通过乳胶粒的粒径分析和引发聚合速率的测定，探讨了微皂乳液聚合的成核机理。实验结果表明，微皂乳液聚合速度和乳胶粒粒径主要决定予乳化剂用量，与水溶性单体用量关系不大。这表明微皂乳液聚合的成核为胶束成核机理，与常规乳液聚合的相同。研究了微皂乳液的性能。采用微皂乳液聚合明显地改善了涂膜的耐水性和附着力。由于微皂乳液的粒度比常规乳液的粗，因而微皂乳液涂膜的光泽比常规乳液涂膜的差，且与水溶性单体的类型有关。联合使用

4、AA或MAA和N．MA所制得的微皂乳液粒度细，所以用该乳液配制的涂青岛科技大学硕士研究生学位论文料光泽比较好，与常规乳液涂料的接近。微皂乳液涂膜的耐冲击性和延伸率均差于常规乳液涂膜，而拉伸强度明显高于后者。和采用常规乳液聚合相比，采用微皂乳液聚合，乳液的起泡性显著降低，因而生产和涂刷过程中不易起泡，有利于生产和施工。关键词：微皂乳液聚合；水溶性单体；共聚；稳定化原理：成核机理；性能微皂乳液聚合工艺及性能研究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