采用可聚合表面活性劑超聲輻照乳液聚合制備高純共聚物納米膠乳.pdf

1、納米材料的制備是當前研究熱點之一，常規(guī)乳液聚合制備納米級的聚合物乳膠還存在許多困難，殘留的引發(fā)劑和乳化劑對膠乳產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大。本文將超聲輻照聚合技術(shù)和可聚合表面活性劑的應(yīng)用相結(jié)合，采用高反應(yīng)活性的可聚合表面活性單體作為乳化劑、引發(fā)劑和功能單體，超聲輻照乳液聚合制備高純度、高性能的共聚物納米膠乳。 本文采用一種具有高表面活性和反應(yīng)活性的甲基丙烯酸類陽離子可聚合表面活性劑，甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化銨(C<,12>N<'

2、+>)，通過超聲輻照乳液聚合制備聚苯乙烯納米膠乳。研究發(fā)現(xiàn)C<,12>N<'+>既是乳化劑又作為引發(fā)劑，同時可與單體發(fā)生共聚反應(yīng)。通過自由基捕捉試驗和氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)分析，證實C<,12>N<'+>分子中烷基鏈與離子基團之間的弱鍵在超聲波強烈的空化作用下斷裂，產(chǎn)生初始自由基引發(fā)聚合反應(yīng)，起到了引發(fā)劑的作用，使反應(yīng)不外加化學引發(fā)劑也能進行。并且由于離子基團位于分子中間,C<,12>N<'+>分子有兩處斷裂活性點，使得其比通

3、常的離子型表面活性劑具有更高反應(yīng)活性及引發(fā)效率，大大提高了超聲輻照乳液聚合的反應(yīng)效率，使苯乙烯單體的轉(zhuǎn)化率達到95[％]以上。對聚合反應(yīng)各影響因素的研究結(jié)果表明，表面活性劑C<,12>N<'+>濃度增加、超聲波輸出強度增加、單體濃度減少、常溫和適量的氮氣流速均有利于提高單體轉(zhuǎn)化率。 采用紅外光譜(FTIR)、核磁共振氫譜(<'1>H-NMR)、凝膠滲透色譜(GPC)、表面張力測試、透射電鏡(TEM)等方法對C<,12>N<'+>

4、/St超聲輻照乳液聚合的產(chǎn)物進行了表征。結(jié)果表明，制得的聚合物是苯乙烯單體與C<,12>N<'+>的共聚物，分子量高達百萬以上。隨著C<,12>N<'+>用量的增加，C<,12>N<'+>的共聚組成提高，在乳液中的殘留量減小,當C<,12>N<'+>用量達到0.03g/mL時,制得的聚合物膠乳基本上無單體和乳化劑殘留,是一種高純納米膠乳。TEM結(jié)果表明制得的共聚物納米粒子的粒徑為15—45mm,分布較窄,乳膠粒之間有明顯的粘連現(xiàn)象。乳膠