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细乳液聚合法制备有机硅改性丙烯酸酯共聚物乳液的研究

浙江大学硕士学位论文

在乳液聚合过程中易产生凝聚物。另一方面,过早的水解缩合反应也易导致较差的贮存稳定性。所以,硅氧烷基团过早的水解缩合反应,不仅使乳液失稳,而且难控制共聚物组成,成膜性也不好,这是乳液聚合制各有机硅改性丙烯酸酯共聚物的难点之一。如何有效抑制硅氧烷在反应和贮存过程,以及涂料贮存过程中的水解、缩合是制备有机硅改性丙烯酸酯乳液的关键。

Figure2AIllustrationofcondensationreactionsoccurredbetweentwoadjacentlatexparticles,leadingtocoagulation(bridgingflocculation)

2.2.2有机硅改性丙烯酸酯的方法

有机硅改性丙烯酸酯类乳液主要有两种方法:物理共混法和化学改性法。2.2.2.1物理共混法

物理共混法是将两种聚合物混合,使最终产品兼具有两种聚合物的性能。

物理共混法是将乳液或分散液进行简单物理混合,有机硅聚合物和丙烯酸酯聚合物之间不发生化学反应,其优点是工艺简单、易操作、成本低;其缺点是对丙烯酸酯类乳液改性不明显,对非分子水平的混合使用中容易产生两相分离和聚硅氧烷向表面迁移。宏观相分离,容易使胶膜内部产生“鱼眼”,尺寸可达数毫米

浙江人学硕上学位论史

2.3.1常规乳液聚合概述

典型的乳液体系通常由单体、水、乳化剂和引发剂组成Ⅱ71。在聚合刚开始时,乳化剂主要以胶束形式存在,大部分单体则以大约1叽m液滴存在,少量的单体溶胀在胶束中和水中。水溶性引发剂在水中分解生成自由基,自由基与溶解在水中的单体反应,生成有表面活性的自由基齐聚物,这些自由基齐聚物很快被胶束捕获,引发胶束内单体聚合,胶束变成乳胶粒。聚合开始后,单体将从单体液滴通过水相转移到乳胶粒中,乳胶粒体积增长。与此同时,大量胶束“消亡”,乳化剂则被用于稳定乳胶粒的增长。当E述过程进行到一定阶段时,体系中没有胶束,不再有乳胶粒生成。水相自由基将直接进入乳胶粒,引发其中的单体聚合,单体液滴则作为单体仓库,源源不断得向乳胶粒供应单体,直至单体液滴消失。这是通常所说的胶束成核机理,是乳液聚合中主要的成核机理。对相对亲水的单体如醋酸乙烯酯,乳液聚合主要以均相成核为主。

由上述可知,采用常规乳液聚合时,聚合反应的主要场所是单体增溶的胶粒1201(如Figure2.7所示)。在聚合过程中,在充当“单体库”的单体液滴中的单体需通过水相逐步由单体液滴向乳胶粒迁移,这样对于有机硅改性丙烯酸酯乳液体系来说,有机硅就难以避免与水相接触从而过早水解缩合。

阶段1一成核阶段2一叵速阶段3一降速Figure2.7Illustrationofemulsionpolymerization

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