聚合物空心乳液的制备及其纳米二氧化钛改性研究

【摘要】聚合物空心乳液是指乳胶粒干燥后具有中空结构的特殊核壳乳液。空心乳液的乳胶粒由内部空腔和外部硬壳聚合物组成,乳胶粒在干燥后空腔内充满空气,与外部聚合物形成两相界面。由于内外两者之间的折射率不同,使得入射光线能够在两相界面发生有效散射,从而使干燥后的乳胶粒具有遮光性能。聚合物空心乳胶粒的特殊结构及独特性能,使其在涂料、造纸、皮革、化妆品等领域具有广泛的应用前景。本文采用核壳乳液聚合技术及碱溶胀法制备了单层壳空心乳液和软硬双层壳空心乳液,并对空心乳液壳层进行了纳米二氧化钛的改性研究,具体工作分为三个部分：(1)利用种子乳液聚合技术制备了以聚甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯酸丁酯(BA)-甲基丙烯酸(MAA)为核,聚苯乙烯(St)-丙烯腈(AN)-二乙烯基苯(DVB)为壳的聚合物核壳型乳液,并通过NaOH水溶液对乳胶粒进行溶胀处理,获得具有空心结构的单层壳遮盖性空心乳液。论文中红外图谱分析及转化率的测试表明实验按预期反应进行,采用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对空心乳胶粒的结构形态进行了表征,DSC及粒径分析对乳胶粒的空心结构及溶胀程度进行了研究,紫外-可见分光光度计分析对空心乳液的遮盖性能进行了讨论。实验结果表明,合成的空心乳液粒径分布均匀,平均粒径在350-500nm,乳胶粒具有明显的空心结构,其内部空腔在40%-60%；空心乳液与成膜乳液复合使用,涂膜具有良好的遮盖性能。空心乳液制备的最佳条件为,种子乳液和壳乳液SDS用量均为单体质量的1%,种子/核单体质量比为1：6,核单体中MAA用量为30%,核壳比为1：6,壳层交联单体DVB用量为2%,溶胀碱液选择NaOH水溶液,溶胀温度为95℃。(2)在单层壳乳液制备方法及条件的基础上,采用多步乳液聚合法合成了具有中间软壳层的软硬双层壳空心乳液。讨论了核：软壳：硬壳比值对空心乳液遮盖性能的影响。结果表明,中间软壳层玻璃化温度为60℃,核：软壳：硬壳为1：3：3时,双层壳空心乳液与成膜乳液混合涂膜的透光率最低,遮盖性能最好。(3)通过原位生成法对空心乳液的壳层进行纳米二氧化钛改性,采用SEM及粒径分析对改性乳胶粒的形态及粒径分布进行了表征,讨论了纳米TiO2用量对乳液稳定性及遮盖性能的影响。研究表明,纳米TiO2改性没有改变空心乳胶粒的球形规整度及单分散性,当纳米TiO2用量为2%时,乳液凝胶率低,遮盖性能最强,并且乳液耐热性能有所改善。
【作者】宛焱；
【导师】梁亮；
【作者基本信息】广东工业大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】空心乳液；核壳乳液聚合；遮盖性；纳米二氧化钛改性；

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