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聚合物中空乳胶粒的制备及其形态和遮盖性研究

李辉  
【摘要】:聚合物中空乳胶粒具有极强的光学遮盖性,近年来已被广泛应用于建筑涂料、纸张涂布、皮革复鞣和化妆品等领域,预计未来在宇航、阻尼材料、生物医药等领域也具有重要的应用前景。中空乳胶粒的制备需克服一系列的技术难题,国外已有少数几家公司成功制备出了性能优异,满足工业应用要求的中空聚合物产品。但由于技术保密等原因,国内没有任何企业和学者开发出相应的产品;而且,在现有的已公布的文献和专利中,对多层结构中空乳胶粒形态和遮盖性的研究较少,故本文通过碱溶胀法制备聚合物中空乳胶粒,并对其形态和遮盖性进行研究。 本文在前人研究的基础上,采用碱溶胀半连续种子乳液聚合法,运用层层聚合包覆的方式,首先制备出了羧基含量较高的核乳胶粒,然后在核乳胶粒的表面包覆强疏水、弱亲水性的中间层,最后在中间层的表面再包覆完全疏水的壳层,制壳阶段加碱溶胀,最终制备出了平均粒径为350-750nm,空腔大小为30%-90%(体积分数)的中空乳胶粒,体系的固含量为31wt.%。 论文中红外和转化率的测量证明了实验按照预期反应进行,采用粒径和粘度对中空乳胶粒的溶胀程度进行了研究,扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对中空乳胶粒的形态进行了表征,酸值对中间层对核乳胶粒的包覆效果进行了测定,紫外-可见光分光光度计(UV-Vis spectrophotometry)将聚合物中空乳胶粒的遮盖性进行了量化。 实验中最终考察了中间层厚度、壳层厚度、壳中交联单体用量、核中交联单体用量、中间层交联单体用量、碱溶胀阶段和中间层玻璃化温度对中空乳胶粒形态和遮盖性的影响。实验研究结果表明中空乳胶粒的溶胀程度决定着其表面光滑程度、内部空腔大小、乳胶粒是否会塌陷、破裂等形态;中空乳胶粒的形态决定其遮盖性,形态越规整,破裂塌陷的乳胶粒数目越少,其遮盖性越好。制备中空乳胶粒的最佳条件为,中间层/核=8;壳层/中间层包覆核=7-9;壳中交联单体用量为6wt.%(壳单体总量);碱溶胀阶段为30wt.%-50wt.%(制壳阶段);核宜采用表面交联,且交联单体的用量为1wt.%-3wt.%(核单体总量);中间层不交联,中间层的理论玻璃化温度为90℃。


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