甲基丙烯酸苄基酯在乳液压敏胶中的应用研究文献综述

 2022-02-15 22:43:09

全文总字数：14579字

在活性表面活性剂存在下,用一步高固体乳液聚合合成单分散、可再分散的聚合物颗粒

摘要：

在本实验中，采用高固含量(50% wt%)的大乳液聚合制备单分散和再分散的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)颗粒，同时使用商用大分子单体(乳化剂APS 100)作为活性表面活性剂。采用该工艺可获得粒径在300 nm左右高度的单分散和再分散的PMMA颗粒。本实验也考察了配方组成、单体水比、电解质浓度对颗粒形成和生长的影响。我们发现与经典的大乳液聚合理论相比，颗粒的形成过程是与之不同的，形成的颗粒数量首先增加到最大值，然后迅速减少并稳定在最大颗粒数量的1/5左右的恒定值。 粒子凝聚理论被用来解释粒子的形成和生长过程。我们还研究了聚合物粒度分布与颗粒凝聚的关系，并对结果进行了讨论。所提出的方法可能在单分散颗粒的工业生产中可以有所应用。

关键词：乳液聚合；粒子凝聚；重新分散；活性表面活性剂；单分散（性）的

图形摘要：

  1. 介绍：

因为单分散聚合物颗粒在合成橡胶、油漆、粘合剂、诊断测试和药物输送系统等领域的广泛应用，它们在工业和学术界都越来越受到关注【1-3】。这些聚合物颗粒通常通过乳液聚合制备。传统的乳液聚合体系包含单体、水、表面活性剂和引发剂。表面活性剂被认为是决定颗粒形成和生长的非常重要的因素。表面活性剂的加入可以促进粒子成核，提高最终胶乳的稳定性。但是表面活性剂的加入也起到了一些不利的作用。例如，吸附在颗粒表面上的表面活性剂分子可以迁移到聚合物薄膜的膜-空气表面并影响其光泽，也会通过薄膜迁移并在口袋中分离(或浓缩)，降低薄膜的耐水性【4，5】。这归因于表面活性剂的存在状态，其中表面活性剂分子仅吸附在颗粒表面，并且容易受到环境的干扰，例如成膜等。

为了解决表面活性剂的缺点，一些新型的商用大分子单体也称为反应型表面活性剂被逐渐开发出来，以取代传统的吸附型表面活性剂。与传统表面活性剂类似，反应型表面活性剂也需要亲水和疏水部分，在聚合过程中起到表面活性剂和共聚单体的双重作用。在聚合过程中，活性表面活性剂作为共聚单体通过共价键直接共聚到聚合物主链上，可以减少成膜过程中表面活性剂分子的运动。因此，可以限制第二成核反应，从而获得具有窄粒度分布的胶乳。此外，活性表面活性剂还可以通过支持稳定的静电排斥力来提高最终胶乳的稳定性。反应性表面活性剂在乳液聚合中的作用已受到许多研究者的关注。例如，Aramendia等人利用原子力显微镜比较了常规表面活性剂和反应性表面活性剂在丙烯酸乳胶膜中的分布，并指出使用反应性表面活性剂可以有效消除不想要的表面活性剂渗出【6】。Cochin等人强调，活性表面活性剂很容易通过共聚固定到胶乳上，主要在聚合早期消耗，导致高表面张力【7】。GUYOT总结了活性表面活性剂的制备方法和使用活性表面活性剂的聚合反应的一些实验数据，并且发现使用可聚合表面活性剂作为表面活性剂的乳液聚合反映仅在相对低的固体含量(例如20 wt%重量百分比)的条件下可以进行【8】。

然而，活性表面活性剂存在下的颗粒成核机理和动力学仍未完全理解，需要进一步研究【9】。在本研究中，为了满足工业生产的要求，我们选择了市售离子共聚单体烯丙基聚氧乙烯醚硫酸盐(Emulsogen APS 100)作为甲基丙烯酸甲酯乳液聚合反应中的反应性表面活性剂。我们也研究了颗粒形成和生长的动力学以及反应参数对颗粒尺寸分布和稳定性的影响，并对结果进行了讨论。

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