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1、第24卷 第2期 西南石油学院学报 Vol.24No.22002年 4月 JournalofSouthwestPetroleumInstituteApr2002 文章编号:1000-2634(2002)02-0059-04X核2壳乳液聚合及其在涂料中的应用段明,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O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O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O壳结构乳胶粒子的
2、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O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表征方法、成膜机理以及膜的性能。引 言近年来,由于安全和环境因素促进了乳胶漆在1 核O壳乳胶粒生成机理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,对于核O壳结构的形成机理还没有明确统物的玻璃化温度Tg必须低于成膜时的温度。当成膜一的认识,综合各种文献,核O壳结构的形成
3、机理主温度高于聚合物的Tg时,成膜较快,成膜速度受(T要有以下两种:-Tg)影响很大。一般希望乳胶粒子能快速凝聚成1.1 聚合物沉积机理膜,所以乳胶的Tg必须远远低于成膜温度;另一方在种子乳液聚合的反应初期,水相中的第二单面,(T-Tg)也决定凝聚的膜是否为固态膜,为了体浓度高达浓度极限时,有一部分单体沉积下来形通过抗粘着性实验,人们常常希望聚合物Tg较高。成基本粒子。这种基本粒子来不及长大就被种子粒这样一来,要想得到满足两方面要求的Tg似乎不可子所吸附,从而在种子表面形成壳层,第二单体的聚能。为了解决这个矛盾,常用的方法是加入一些可合反应就在这些
4、新粒子中进行。对于水溶性好的第挥发的增塑剂,其作用在于降低聚合物链间的相互二单体,它们聚结在壳层有利于核O壳结构的稳定。作用,从而提高链段的运动,降低最低成膜温度,使Rios[2]等认为PSt/P(BAOMMA)粒子形成的机理就乳胶既有较好的成膜能力,形成的膜有较好的理化是如此。性能。随着人们对工业和日常应用中VOC含量的1.2 种子粒子表面聚合机理限制,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。多数种子乳液聚合用的是水溶性引发剂,所产一种较有发展前途的策略就是使用特殊结构的生的自由基有较好的亲水性,易附在粒子表
5、面。粒子:核O壳结构聚合物粒子。它是根据80年代[3][4][5]Mills,Chern,Vanderhoff等人认为:粒子中不[1]Okubo提出的“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合成单体富集的壳层,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,进而得到不同功能的产品。在这的种子乳液聚合,其核O壳结构的形成遵循这种机里我们着重介绍核O壳乳液聚合的机理、制备方法、理。X收稿日期
6、: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。60西南石油学院学报 2002年[7]Chen等人通过理论和实验两方面对PMMA/PS2核O壳结构聚合物复合乳胶粒体系进行研究,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。在一定的合成方法条件下,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目前,制备核O壳结构研究最多、最常用的方法的。是种子乳液聚合。种子乳液聚合就是:首先用乳液3.2 动力学因素聚合法
7、将成核单体合成种子乳液,然后按一定方式[8](1)引发剂将第二单体加入到种子乳液中聚合即可制得。具有引发剂的类型直接影响最终粒子的形态。对于核O壳结构的聚合物乳液,根据壳层单体的添加方种子聚合物和第二单体都是疏水性时,用水溶性引式,可分为4种方法:发剂易形成核O壳结构,而用油溶性引发剂的情况就(1)间歇法:按配方一次性将种子乳液、水、乳比较复杂;对于种子聚合物亲水、而第二单体疏水的化剂、壳层单体加入到反应器中,然后加入引发剂进情况,加入油溶性引发剂易形成反核O壳结构。行聚合。[8](2)第二单体加入方式和加入速度(2)平衡溶胀法:将壳层单体加入到种
8、子乳液第二单体的加入方式对乳胶粒的结构形态有很中,在一定温度下溶胀一段时间,然后再加入引发剂大影响,这是因为不同加料方式中
