《核壳乳液聚合》PPT课件.ppt

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1、核/壳乳液聚合一、定义及合成方法（两步乳液聚合法）定义：第一步先按设计的条件，制备具有一定大小的聚合物粒子作为种子；第二步将预聚合的单体和引发剂等加入到该种子乳胶体系中，控制水相中不含或含极少量游离的乳化剂，抑制新粒子的生成，使加入的单体在种子上继续聚合并使粒子增长，达到增大粒径和控制粒子分布的目的。两种性质不同的单体，在种子乳液共聚合和复合乳液聚合中，可以得到异相分离结构的核壳型聚合物乳胶粒子。所以也称这种聚合方法称为“核/壳乳液聚合”二、核壳乳胶粒子的构成机理1、接枝机理在核一壳乳液聚合中，如果

2、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，核壳之间的过渡层就是接枝共聚物，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。2、互穿聚合物网络IPN机理在核壳乳液聚合反应体系中加入交联剂，使得核层、壳层中一者或两者发生交联，则生成乳液互穿聚合物网络。3、离子键合机理若核层聚合物与壳层聚合物之间靠离子键结合起来，这种形成核壳结构乳胶粒的机理称为离子键合机理。为制得这种乳胶粒，在进行聚合时需引入能产生离子键的共聚单体。研究表明，采用含有离子键的共聚单体制得的复合聚合物乳液，由于不同

3、分子链上异性离子的引入抑制了相分离，从而能控制非均相结构的生成。三、聚合物粒子的结构形态四、核壳结构的影响因素：1.聚合工艺聚合工艺对乳胶粒颗粒形态有较大的影响，其中最重要的就是加料方式。单体的加入方式可以采用3种方式:(1)平衡溶胀法:将单体加入到乳液体系中，在一定温度下溶胀一定时间，然后引发聚合。(2)间歇法:按配方将种子乳液、单体、水及补加的乳化剂同时加入反应器中，然后加入引发剂进行壳层聚合.(3)半间歇法:将引发剂加入种子乳液后，单体以一定的速度恒速滴加，使聚合期间没有充足的单体。这3种加料方

4、式造成了单体在种子乳胶表面及内部的浓度分布有所不同：1.采用预溶胀方法加料，不但种子乳胶表面单体浓度很高，而且单体有充分的时间向种子乳胶粒内部渗透，所以种子乳胶粒内部也富含单体。适用于胶乳互穿网络聚合物(LIPN)的合成。2.如果采用间歇法加料，种子乳胶粒表面上壳层单体的浓度很高，单体容易生成新的粒子，同时体系常常会出现一个很大的放热高峰，所放出的热量不易及时散发出去，会导致反应失控，不利于核壳粒子的生成。适宜竞聚率接近的共聚系统；3.采用半间歇法加料时，种子乳胶表面及内部的单体浓度均很低。适宜于竞聚

5、率差异大的共聚系统；2、聚合物的亲水性用种子乳液聚合制备核/壳型聚合物的乳胶粒子，通常认为核壳粒子的结构似乎应该是种子的聚合物Ⅰ为核，而第二步聚合生成的聚合物Ⅱ，应该累集在聚合物Ⅰ粒子的表面形成壳层。但是由于两类聚合物亲水能力上的差别及其其他因素的影响，对乳胶粒子的结构形态会产生较大的影响。一般乳液聚合都是用水作为分散介质，亲水性较大的聚合物容易和介质水接近，而疏水性较大的聚合物倾向于排斥介质水，因而会形成多种不同形态机构的乳胶粒子。3、引发剂的影响：例如以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为核单体，以苯乙烯(

6、S)为壳单体进行乳液聚合，采用油溶性引发剂(如偶氮二异丁睛)时，会如预期的那样得到“翻转”的核壳乳胶粒;但当以水溶性引发剂(如过硫酸钾)引发反应时，由于大分子链上带有亲水性离子基团，增大了壳层聚苯乙烯分子链的亲水性。引发剂浓度越大，聚苯乙烯分子链上离子基团就越多，壳层亲水性就越大，所得乳胶粒就可能不发生“翻转”。如果采用水溶性引发剂。随着用量由少到多，则可能得到“翻转”型、半月型、夹心型或正常型结构的乳胶粒。4、其他影响因素除了以上的几个影响因素外，其他如：反应体系的PH值、反应温度及聚合场所的粘度对

7、乳胶粒的结构形态均有影响。PH值直接影响引发剂的分解。反应温度和粘度对聚合物分子链的运动有影响，当粘度太大时，由于聚合物分子链运动困难，有可能使位于壳层的疏水性聚合物不能扩散到亲水性聚合物壳中，从而形成非“翻转”的乳胶粒。五、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

8、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。乳胶粒的核壳结构与性能的关系1、成膜性能核壳聚合物乳液与一般的聚合物乳液相比，区别仅在于乳胶粒的结构形态不同。聚合物乳胶形成机械完整性的连续性膜的能力取决于粒子表面张力作用下的粘弹松弛性，以及粒子与粒子界面间分子的相互作用，这两个参数都与聚合物的玻璃化温度有关，特别是粒子表面层的玻璃化温度有关。2、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