发布时间 : 星期二 文章无皂乳液聚合聚苯乙烯微球论文更新完毕开始阅读c37a1b0802d8ce2f0066f5335a8102d276a261ac
核壳乳胶粒的经典生成机理大致有以下几种:
接枝机理。在核壳乳液聚合中，核壳单体中一种为乙烯基化合物，而另一种为丙烯酸类单体，,核壳之间的过渡层就是接枝共聚物。互穿聚合物网络机理。在核壳乳液聚合反应体系中加交联剂，使核壳壳层中发生交联，生成互穿聚合物网络。离子键合机理。核层聚合物与壳层聚合物之间靠离子键结合起来，形成核壳结构乳胶粒。
种子乳液聚合可有效地控制乳胶粒子的大小，所得乳胶粒子的粒径分布窄且易操作，重复性好，特别是易获得特殊的核壳结构产品,但反应过程则比较繁琐。
1.3.5无皂乳液聚合
无皂乳液聚合是指完全不含乳化剂或仅含少量乳化剂的乳液聚合，首先出现于六十年代。与常规乳液聚合相比，无皂乳液聚合具有如下特点：(1)避免了由于乳化剂的加入而导致对聚合产物的电性能、光学性能、表面性能、耐水性及成膜性等不良影响；(2)在某些应用领域中不使用乳化剂，可降低产品的成本、简化乳化剂的后处理工艺；(3)通过无皂乳液聚合制得的乳胶粒具有单分散性、表面“洁净”且粒径比常规乳液聚合的大；而且还可以制成具有表面化学能的功能颗粒；(4)无皂聚合乳液的稳定性通过电解质、离子型引发剂残基、亲水性或离子型共聚单体等在乳胶粒表面形成带电层而实现。无皂乳液聚合用水作为分散介质, 依靠加入的电解质即可使乳液稳定,避免了环境污染。
最早的无皂乳液聚合是由Gee, Davis 和Melvile于1939年在乳化剂浓度小于CMC 条件下进行的丁二烯乳液聚合。1960年Matsumoto 和Ochi在完全不含乳化剂的条件下, 合成了聚苯乙烯、聚甲基丙烯甲酯及聚醋酸乙烯酯乳液, 这些乳胶粒具有单分散性粒度。此后相继出现了许多有关无皂乳液聚合研究的报道。目前对无皂乳液聚合的研究居于领先地位的是美、日等国。自从1965年Mat sumoto 和Ochil[25] 在完全不加乳化剂的条件下合成了具有粒度单分散性乳胶粒以来, 人们便相继对无皂乳液聚合的成核机理进行了广泛深入的研究, 形成了/ 均相沉淀成核[26, 27] 及齐聚物胶束成核[28, 29] 等机理。.所谓的无皂乳液聚合, 实际上是一种特殊条件下的无皂水相聚合。制备方法主要有，引发剂碎片法，水溶性单体共聚法，离子型单体共聚法。
对于无皂乳液聚合，其反应机理有均相成核机理和齐聚物胶束成核机理两种。均相
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成核机理。适用于水溶性较大的单体。均相成核机理的认为聚合反应的最初阶段是在水相中进行，一步成核，引发剂首先在水相中分解,继而与溶于水的单体分子引发聚合并进行链增长，反应遵从均相反应动力学[30]。齐聚物胶束成核机理。主要适用于疏水性较强的单体。机理认为：引发剂首先引发溶解在水相中的单体反应，在水相中增长形成具有表面活性的齐聚物。齐聚物在水相形成胶束，单体不断向胶束扩散增溶，使聚合反应在胶束内进行[31]
综上所述，聚苯乙烯微球制备方法总结如下表1.1所示
1.1聚苯乙烯微球制备方法
聚合方法 聚合体系 单分散性 粒径分布 粒径大小 聚合优点 聚合缺点 单体，分散介质，
乳液聚合 水溶性引
发剂、乳化剂 单体、分散介质、
分散聚合 油溶性引
发剂、稳定剂 单体、分散介质、
悬浮聚合 油溶性引
发剂、分散剂 单体、分
种子乳液散介质、聚合 引发剂、
乳化剂 单体、分
无皂乳液散介质、聚合 水溶性引
发剂
较好 分布较窄
0.01-0.7μm
体系粘度低，散热快
乳化剂影响性能，后处理复
杂
较差 单分散 1-15μm
所的产物单分散性好，操作简单 水做分散介质，散热性好
分散为有机溶剂，成本高，污染大 合成所得的高分子微球分散性差
差 分布宽
10-1000μm
很好 单分散
1-100μm
好 分布窄 05-1μm
反应过程
可制备单
复杂，制
分散大粒
备较难控
径子微球
制
无乳化剂
产率较
和稳定
低，成本
剂，产品
较高
纯净
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1.4本论文的研究目的，意义以及主要内容
在传统的乳液聚合中，加入乳化剂以使体系稳定和成核, 但反应后会残留有游离乳化剂,不能完全将其从乳液聚合物中除去, 残留的的乳化剂对乳液聚合物的电性能、光学性质、表面性质及耐水性等会造成一定影响。另外乳化剂通常价格较贵, 加入乳化剂会增加产品成本并对环境造成污染。
本文以聚PS微球为研究对象，采用简便的无皂乳液聚合法制备PS微球，避免了传统制备方法的诸多缺陷。通过改变单体浓度、引发剂用量和反应介质中的离子含量，制备了不同粒径的PS微球，获得一系列不同聚合条件对PS微球粒径的影响规律，实现了聚苯乙稀微球粒径的可控制备。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪和激光粒度仪等设备对所得PS微球进行表征。
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第二章 实验部分
2.1 无皂乳液聚合引发机理
在无皂乳液聚合中，空气中的 氧气对聚合反应的阻聚作用明显，因此先升温至75℃，再加入引发剂反应，从而减小氧气的阻聚作用。
聚合时选用过硫酸钾作引发剂，过硫酸钾是一种水溶性无机过氧类引发剂，受热时分解如下式：
oKOSoOOoSoO2KOoSoO
分解产物硫酸根既是离子，又是自由基，在水中，这些初级游离基可与水分子反应形成羟基。
KSO4H2OKHSO4OH
游离基遇到溶解于水中的单体时，反应开始，链增长，最后双自由基中止聚合反应。
MMMSO4MMSO4MMSO4MMMSO4... ...
MM SO4n-1M SO4n
反应中形成的低聚体自由基链端为硫酸根，离子溶于水后对聚合物有稳定作用。
2.2 试验方法
2.2.1实验所需的设备和仪器
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