乳液聚合中粒子聚并机理、动力学及其在单分散聚合物粒子制备中的应用

发布时间：2018-04-21 05:57

  本文选题：乳液聚合 + 粒径分布　； 参考：《长春工业大学》2017年博士论文

【摘要】：乳液的粒径分布因决定了乳液自身的流变性能、成膜性能以及应用领域被称作乳液聚合研究中最为热点的问题之一。数十年来科学研究和工业生产领域呈现出众多关于控制乳液聚合中粒径尺寸的方法,如种子溶胀法,附聚法等,这些方法均为多步法,生产周期长、生产效率低、耗能,不符合绿色化工生产的工艺要求。本文以乳液聚合过程中粒子聚并为基础,通过控制聚合反应过程中体系热力学和动力学变化,控制体系中粒子的数目,进而有效地控制最终乳液的实际尺寸,进而达到了一步法制备大粒径聚合物乳胶粒子的目的,全文共分为六章。第一章为文献综述部分,简单介绍了乳液聚合的概念、分类以及乳液聚合过程中控制粒径尺寸分布的方法,重点介绍了乳液聚合中粒子聚并现象的发展,以及目前科学界对粒子的聚并现象的认识,提出了利用粒子聚并为方法制备大粒径聚合物乳胶粒子的理论可行性,并阐述了粒子聚并过程中主要涉及的一些科学问题和拟定的解决方案等。第二章重点介绍了研究粒子聚并的实验方法,提出了判断粒子聚并的间接和直接证据,即可以利用动态光散射技术(DLS),通过跟踪聚合过程中粒子数目的变化,进而通过数学计算推导出聚合过程中粒子数目的变化趋势,通过跟踪粒子数目的变化来判断粒子聚并发生的具体时间和程度——粒子数目下降被看作为确定粒子聚并的间接证据;也可以利用透射电子显微镜(TEM)对聚合反应后的粒子结构进行剖析,文中通过使用聚异戊二烯粒子作为指示剂,利用环氧树脂包埋和冷冻切片实验方法,成功地观察到了在苯乙烯乳液聚合体系中引入聚异戊二烯乳胶粒子后最终的乳胶粒子呈现出多核单壳结构,这种结构是粒子聚并的直接证据,证明了在有皂乳液聚合过程中粒子聚并依旧存在。以此为基础,探究了聚合物自身组成和连续相组成对粒子聚并行为的影响,确定了粒子聚并行为受到分散相和连续相双重控制。第三章主要是对粒子聚并机理本质的探讨以及利用粒子聚并技术制备大粒径,窄分布聚合物乳胶粒子可行性的探讨。粒子聚并是一种由热力学引发的动力学变化,在粒子增长过程中,粒子的比表面积增加,导致粒子的界面能增大,体系为维持自身的稳定性而自发地将粒子聚集在一起而减小界面面积,进而使其界面能降低,使乳液聚合体系稳定。粒子聚并过程中,粒子的数目会大幅度减少,导致粒子的尺寸瞬间增大,因此粒子聚并可以作为一种制备大粒径聚合物乳胶粒子的方法。通过控制粒子之间的竞争增长和粒子自身的自锐化过程可使其聚并的粒子尺寸变得均匀,达到利用粒子聚并技术制备大粒径、窄分布聚合物乳胶粒子的目的。第四章主要是探讨粒子聚并、交联关系对粒子尺寸分布和形貌的影响。粒子的聚并可以分为两个过程,即粒子聚集的过程和粒子融合的过程。在粒子融合过程中,如果粒子交联则粒子的弹性模量增大,粒子变硬,融合过程就会受到阻碍,最终制备的粒子则会呈现为椭球型或者是多个球形的多聚体形状;而如果粒子的交联发生在粒子的聚并之后,粒子的形状就不会受此影响。为了控制粒子最终的形状,可以通过调控交联剂种类、缓加交联剂或者是连续加交联剂的而方法来有效控制粒子交联和聚并发生的时间顺序,进而设计粒子的形状和尺寸。第五章是对粒子聚并本质的探讨以及用粒子聚并制备单分散聚合物粒子的探讨。这一章从粒子静电作用和粒子稳定性关系为出发点,通过控制粒子表面电荷之间的中和作用控制粒子的电荷密度,进而控制粒子之间的静电斥力,已达到控制粒子聚并时间和粒子聚并程度的目的。通过控制聚合配方中的引发体系、共聚单体等制备出了单分散的聚合物乳胶粒子,进一步完善了粒子聚并理论,扩宽了粒子聚并技术的应用领域。第六章是对全文的总结,即对粒子聚并机理的概述和利用粒子聚并技术制备大粒径聚合物方法的系统总结。
[Abstract]:In this paper , the particle size distribution in emulsion polymerization is studied by using polyisoprenoid particle as indicator . In order to control the particle ' s final shape , it is possible to control the particle agglomeration process and the particle agglomeration . In order to control the particle ' s final shape , the particle ' s shape and size can be controlled . In order to control the particle ' s final shape , it is possible to control the particle agglomeration and the particle agglomeration .

【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ316.334

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本文编号：1781202