乳液聚合研究进展课件.ppt

1、LOGO乳液聚合研究进展乳液聚合研究进展制作人：杨茜，张晓玲，方敏，王琦，沈正兴制作人：杨茜，张晓玲，方敏，王琦，沈正兴 演讲人：演讲人：沈正兴沈正兴Contents乳液聚合概述1细乳液聚合2微乳液聚合3无皂乳液聚合4核壳乳液聚合5乳液聚合新方向6乳液聚合定义乳液聚合定义v什么是乳液聚合？什么是乳液聚合？在乳化剂的作用和机械搅拌下，单体在在乳化剂的作用和机械搅拌下，单体在水（或其他溶剂）中分散成乳状液进行水（或其他溶剂）中分散成乳状液进行聚合的方法聚合的方法 主要组分：单体、水、乳化剂、引发剂主要组分：单体、水、乳化剂、引发剂 自由基聚合机理自由基聚合机理 乳化体系乳化体系反应型反应型阴离子型

2、阴离子型阳离子型阳离子型非离子型非离子型复合型复合型乳化体系乳化体系不同类型的乳化剂不同类型的乳化剂乳液聚合的分类乳液聚合的分类按乳液特性和聚合特点来分按乳液特性和聚合特点来分v常规乳液聚合常规乳液聚合v细乳液聚合细乳液聚合v微乳液聚合微乳液聚合v无皂乳液聚合无皂乳液聚合v种子乳液聚合种子乳液聚合v核壳乳液聚合核壳乳液聚合细乳液聚合细乳液聚合在高速搅拌下在高速搅拌下单体在水中被单体在水中被分散成稳定的分散成稳定的亚微米单体液亚微米单体液滴，并成为主滴，并成为主要的聚合场所要的聚合场所细乳液聚合细乳液聚合可解决单体难溶的问题：可解决单体难溶的问题：先将单体预乳化成先将单体预乳化成30500 nm

3、 的粒子，采用的粒子，采用油溶性油溶性引发剂引发剂直接在液滴中引发直接在液滴中引发聚合，单体不需要由液滴聚合，单体不需要由液滴向胶束的迁移过程，直接向胶束的迁移过程，直接液滴成核，避免了单体不液滴成核，避免了单体不溶解的问题。溶解的问题。细乳液聚合的特点细乳液聚合的特点v 亚微米液滴亚微米液滴(30-500 nm)(30-500 nm)得以稳定的关键在于采用了由离子得以稳定的关键在于采用了由离子型表面活性剂和长链脂肪醇或长链烷烃组成的复合乳化剂。型表面活性剂和长链脂肪醇或长链烷烃组成的复合乳化剂。v 分散相中溶入少量高疏水性的化合物分散相中溶入少量高疏水性的化合物(如十六醇如十六醇CACA、十

4、六烷、十六烷HD)HD)，由其产生的渗透压抵抗了大小液滴间的压力差，降低，由其产生的渗透压抵抗了大小液滴间的压力差，降低了不同尺寸液滴间的单体扩散，从而大大提高了小液滴的了不同尺寸液滴间的单体扩散，从而大大提高了小液滴的稳定性，使细乳液获得了足够的动力学稳定性。稳定性，使细乳液获得了足够的动力学稳定性。v 细乳液聚合在胶粒成核及增长机理方面都有独到之处，主细乳液聚合在胶粒成核及增长机理方面都有独到之处，主要有如下特点：要有如下特点：(1)(1)体系稳定性高，有利于工业生产体系稳定性高，有利于工业生产 (2)(2)产物胶粒的粒径较大，而且通过助乳化剂的用量很容产物胶粒的粒径较大，而且通过助乳化剂

5、的用量很容 易控制易控制 (3)(3)聚合速率适中，生产易于控制聚合速率适中，生产易于控制微乳液聚合微乳液聚合1959年年Schulman等人提出了微乳液等人提出了微乳液的概念的概念1980年年 Stoffer 和和Bone首先以微乳首先以微乳液为介质进行了微液为介质进行了微乳液聚合研究。乳液聚合研究。微乳液聚合微乳液聚合微乳液是由水、油、微乳液是由水、油、表面活性剂和助剂表面活性剂和助剂组成，能自发形成组成，能自发形成的，热力学稳定的的，热力学稳定的乳状液，它是各向乳状液，它是各向同性、热力学稳定同性、热力学稳定的透明或半透明胶的透明或半透明胶体分散体系，分散体分散体系，分散相尺寸为纳米级。

6、相尺寸为纳米级。微乳液的结构微乳液的结构单相微乳液的结构分为单相微乳液的结构分为三种类型三种类型:vO/WO/W型，极微小的油型，极微小的油滴滴分散于水相中分散于水相中；vW/OW/O型，极微小的水型，极微小的水滴滴分散于油相中分散于油相中；vB.CB.C型，双连续型型，双连续型(bicontinue(bicontinue)，任一部分油在，任一部分油在形成液滴被水包围的同时，亦与其它部分的油滴形成液滴被水包围的同时，亦与其它部分的油滴一起组成了油连续相，又把水包围。一起组成了油连续相，又把水包围。随着体系组成或者盐度、温度的改变，随着体系组成或者盐度、温度的改变，O/W,W/O,O/W,W/O

7、,和和B.CB.C三种结构可以相互转变三种结构可以相互转变微乳液的特点微乳液的特点v在聚合过程中，除了水、油还需要加入大量的乳在聚合过程中，除了水、油还需要加入大量的乳化剂和助乳化剂，以使表面活性剂分子在溶液中化剂和助乳化剂，以使表面活性剂分子在溶液中由于亲水、亲油基团而产生的胶束构成热力学稳由于亲水、亲油基团而产生的胶束构成热力学稳定的乳状液；定的乳状液；v它与传统乳液不同，是各向同性、热力学稳定的它与传统乳液不同，是各向同性、热力学稳定的分散体系；分散体系；v微乳液聚合法可以合成平均粒径小、表面张力低、微乳液聚合法可以合成平均粒径小、表面张力低、润湿性渗透性极强、稳定性更好的聚合物乳液。润

8、湿性渗透性极强、稳定性更好的聚合物乳液。无皂乳液聚合无皂乳液聚合反应过程中完全不反应过程中完全不加乳化剂或仅加入加乳化剂或仅加入微量乳化剂（其浓微量乳化剂（其浓度小于临界胶束浓度小于临界胶束浓度度CMC）的乳液）的乳液聚合过程聚合过程无皂乳液聚合无皂乳液聚合聚合物的一部聚合物的一部分具有高分子分具有高分子乳化剂的特征乳化剂的特征聚合体系从下列反应物获得胶态稳定性聚合体系从下列反应物获得胶态稳定性v 离子型引发剂（如偶氮二异铵盐酸盐）；离子型引发剂（如偶氮二异铵盐酸盐）；v 亲水性共聚单体（如含羧基的单体、丙烯酰胺及其衍生亲水性共聚单体（如含羧基的单体、丙烯酰胺及其衍生物物）；）；v 离子型共聚

9、单体（如苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酸离子型共聚单体（如苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酸 2-2-磺酰乙酯钠盐）；磺酰乙酯钠盐）；v 含有其它添加剂的无皂乳液聚合体系，包括无机盐、有机含有其它添加剂的无皂乳液聚合体系，包括无机盐、有机溶剂、以及相转移催化剂；溶剂、以及相转移催化剂；产品中不含乳化剂，可显著提高聚合物的电性能、光学性产品中不含乳化剂，可显著提高聚合物的电性能、光学性能、表面性质及耐水性等能、表面性质及耐水性等无皂乳液聚合无皂乳液聚合所谓种子乳液聚合是先将少量单体按一般乳液聚合法制得种子胶乳(100150nm)然后将少量种子胶乳(1%3%)，加入正式乳液聚合的配方中种子乳液聚合种子乳液聚合种子胶

10、乳粒将被单体所溶胀并吸附水相中产生的自由基而引发聚合，逐步使粒子增大最终可达12m单体液滴种子胶乳种子乳液聚合体系种子乳液聚合v在种子乳液聚合中，乳化剂要限量加入。v这是因为：乳化剂在本体系中的目的仅是供应长大粒子的保护和稳定的需要，要防止新胶束或新乳胶粒的形成。v种子聚合中粒子长大后，一个乳胶粒内可能存在多个自由基，易引起凝胶效应。核壳乳液聚合核壳乳液聚合核核-壳结构乳液聚壳结构乳液聚合物合物(Core-Shell Latex Polymer，CSLP)的合成是在的合成是在种子乳液聚合基础种子乳液聚合基础之上发展起来的新之上发展起来的新技术，出现于技术，出现于20世纪世纪50年代。年代。核壳

11、乳液聚合核壳乳液聚合v核壳结构的乳胶粒，核与壳之间的界限并不明显，核壳结构的乳胶粒，核与壳之间的界限并不明显，在它们的界面上形成了化学键连接，这增加了两在它们的界面上形成了化学键连接，这增加了两者的相容性。者的相容性。v根据核壳物质的性质，核壳之间可以是离子键合、根据核壳物质的性质，核壳之间可以是离子键合、接枝或是核壳物质分子链互相贯穿形成的聚合物接枝或是核壳物质分子链互相贯穿形成的聚合物网络。网络。v形成种子乳液后，壳层单体的加料方法不同，形形成种子乳液后，壳层单体的加料方法不同，形成的核壳结构和核壳间结合方式也有很大差别。成的核壳结构和核壳间结合方式也有很大差别。v加入壳单体的方法主要有：

12、溶胀法加入壳单体的方法主要有：溶胀法半连续性饥半连续性饥饿法和间歇法。饿法和间歇法。v根据核和壳单体的不同，正常的核壳聚合根据核和壳单体的不同，正常的核壳聚合物基本上有两种类型物基本上有两种类型：v硬核软壳型：硬核软壳型：这类聚合物主要用作涂料这类聚合物主要用作涂料v软核硬壳型：软核硬壳型：以丁二烯以丁二烯丙烯酸丁酯等软丙烯酸丁酯等软单体，经乳液聚合后为种子，甲基丙烯酸甲单体，经乳液聚合后为种子，甲基丙烯酸甲酯酯苯乙烯苯乙烯丙烯睛等为硬单体，后来加入丙烯睛等为硬单体，后来加入继续聚合，就成为硬壳层。以继续聚合，就成为硬壳层。以B为核，为核，S和和A共聚物为壳，就成了著名的共聚物为壳，就成了著名的ABS工程塑料工程塑料：v扫描电镜分析扫描电镜分析 核核壳壳种子种子v一些比较热门的研究领域一些比较热门的研究领域 活性自由基乳液聚合活性自由基乳液聚合 SCCO2 SCCO2乳液聚合乳液聚合 反相乳液聚合反相乳液聚合 分散聚合分散聚合 浓乳液聚合浓乳液聚合 辐射乳液聚合辐射乳液聚合 。LOGO