過硫酸鉀—銀氨復(fù)合引發(fā)烯類單體快速乳液聚合的研究.pdf

1、自1947年Harkins提出乳液聚合膠束理論,定性地描述了乳液聚合機理,隨后Smith和Ewart對其進行了定量化處理,形成了經(jīng)典的Harkins-Smith-Ewart乳液聚合理論模型。Gardo、Rose、Fitch和Tsai等人先后對這一經(jīng)典理論進行了重新計算和引伸,為建立合理的數(shù)學(xué)模型作出了貢獻。Priest、等人發(fā)現(xiàn)水溶性較大的單體有時可在不加乳化劑的情況下進行乳液聚合,由此提出了均相成核的理論。逐漸修正和完善的理論模型極大

2、地推動了乳液聚合理論和實踐的蓬勃發(fā)展。如何有效的控制成核過程并闡明成核機理是近10年乳液聚合領(lǐng)域研究的重點之一。目前,國內(nèi)外對乳液聚合成核機制的研究十分活躍,乳液聚合理論仍在不斷的探索和完善之中。
　　本論文設(shè)計和采用過硫酸鉀-銀氨絡(luò)合物復(fù)合引發(fā)烯類單體的快速乳液聚合。從聚合反應(yīng)動力學(xué)、乳膠粒形態(tài)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機制等方面詳細地研究了該乳液聚合過程并與單一過硫酸鉀引發(fā)的常規(guī)乳液聚合實驗結(jié)果對照。對烯類非極性單體,聚合反應(yīng)動力學(xué)研究結(jié)果發(fā)

3、現(xiàn),在復(fù)合引發(fā)體系作用下,非極性苯乙烯單體的乳液聚合呈現(xiàn)出高速率和高效率的反應(yīng)動力學(xué)特征,且不存在恒速期,與常規(guī)乳液聚合存在較大差異:當(dāng)反應(yīng)溫度分別為70℃和80。C時,最大聚合反應(yīng)速率分別為1.2 mo1·L-1·min-1和0.68 mo1·L-1·min-1,是相同溫度下傳統(tǒng)乳液聚合的6倍;當(dāng)反應(yīng)溫度為40℃時,聚合反應(yīng)速率為0.11mo1·L-1·min-1,與70℃時常規(guī)乳液聚合最大聚合速率相似。TEM、DLS及GPC的表征結(jié)

4、果表明:復(fù)合體系下所得乳膠粒形態(tài)結(jié)構(gòu)均勻,粒徑約60nm,與微乳液聚合機理及其乳膠粒尺寸類似,且所得乳液中的聚合物乳膠粒明顯增加。聚合物分子量僅為經(jīng)典乳液聚合的3/5,而分子量分布則相似。反應(yīng)過程中粒子類型、尺寸及演變與常規(guī)乳液存在較大的差異。當(dāng)單體為極性的甲基丙烯酸甲酯時,以過硫酸鉀-銀氨復(fù)合引發(fā)體系的動力學(xué)也呈現(xiàn)出類似的高速率和高效率的特征,沒有恒速期,當(dāng)反應(yīng)溫度為70℃時,最大聚合速率是相同溫度下常規(guī)乳液聚合的3倍多;當(dāng)反應(yīng)溫度為

5、55℃時,聚合反應(yīng)速率與80℃時常規(guī)乳液聚合最大聚合速率相似。DLS及GPC的表征結(jié)果表明:復(fù)合體系下的乳膠粒粒徑僅為30nm左右,得到了納米級的乳膠粒粒子。聚合物分子量也減少為傳統(tǒng)體系的3/5。反應(yīng)過程中粒子類型、尺寸及演變與常規(guī)乳液存在較大的差異。
　　上述實驗結(jié)果表明以過硫酸鉀-銀氨絡(luò)合物為復(fù)合體系引發(fā)烯類單體的乳液聚合反應(yīng)機制有別于經(jīng)典乳液聚合。據(jù)此推測過硫酸鉀-銀氨體系與常規(guī)乳液聚合機理不同,銀氨的加入具有雙重作用,不僅