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《聚硅氧烷_甲基丙烯酸甲酯核壳结构复合粒子的制备》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第21卷第2期应用化学Vol.21No.22004年2月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYFeb.2004聚硅氧烷/甲基丙烯酸甲酯核壳结构复合粒子的制备*孟勇翁志学单国荣黄志明潘祖仁(浙江大学化工系高分子工程研究所杭州310027)摘要由种子乳液聚合法合成了具有高硅含量(m(有机硅)m(丙烯酸酯)=76)的核/壳结构聚硅氧烷/甲基丙烯酸甲酯的复合粒子。研究了乳化剂类型与浓度、反应温度、引发剂浓度和聚合方法等工艺条件对聚合动力学、复合粒子的粒径分布及形貌的影响。结果表明,采用m(SDS)m(OP-1
2、0)=11的复合乳化剂可以获得粒径小(100nm)、分布窄的稳定复合乳液;随着乳化剂浓度的增加,乳液粒子粒径变小、单体转化率增加;提高催化剂、引发剂浓度将会提高单体转化率;相对一次投料法,由甲基丙烯酸甲酯单体滴加的种子乳液聚合法合成的复合粒子粒径均一、形态规整、具有明显的核/壳结构。关键词甲基丙烯酸甲酯,聚硅氧烷,种子乳液聚合,核壳结构中图分类号:O631;O621文献标识码:A文章编号:1000-0518(2004)02-0169-05[1,2]乳液聚合可以综合几种聚合物的优良性能,是获得性能互补的复合材料的有效途径之一。普通丙烯酸酯
3、共聚物的主链为饱和结构,侧链为极性酯基,具有优良的耐热油性、耐臭氧性、抗紫外线等特性,但耐水、耐寒、耐沾污性较差。而聚硅氧烷则有优异的耐高温、耐寒和耐沾污性能,但耐油性以及与其它聚合物的相容性差。通过乳液聚合将丙烯酸酯和硅氧烷这2种极性相差很大的单体共聚成综合性[3~8]能优异的复合材料,具有重要的理论意义和应用价值,有关这一领域的研究日趋活跃。本文以八甲基环四硅氧烷(D4)和四甲基四乙烯基环四硅氧烷(ViMeSiO)4为有机硅共聚单体,三官能团甲基三乙氧基硅烷(MTES)为交联剂,通过开环聚合和自由基聚合,合成聚硅氧烷/甲基丙烯酸甲酯的核/壳结构复合粒子,在
4、涂料、树脂改性剂以及塑料、橡胶添加剂等领域具有广阔的应用前景。1实验部分1.1试剂和仪器八甲基环四硅氧烷(D4)、四乙烯基环四硅氧烷(ViMeSiO)4、甲基三乙氧基硅烷(MTES)均为工业品,减压蒸馏;甲基丙烯酸甲酯(MMA),化学纯,减压精馏;乳化剂为十二烷基硫酸钠(SDS)和聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10),均为化学纯;对甲苯磺酸(P-TSA,催化剂)、过硫酸钾-KPS(引发剂)、1,4-对苯二酚均为分析纯。CoulterLS-230型激光粒径分析仪(美国COULTER公司),将合成乳液用水稀释10~20倍,超声分散5min;JEM-1200EX型透
5、射电镜(日本电子株氏会社),将乳液用蒸馏水稀释50倍,超声分散5min,滴在铜网上,用OsO4溶液染色;Protege460型傅里叶变换红外光谱仪(美国Nicolet公司),将所得复合粒子在索式提取器中分别用甲醇和甲苯抽提6h,85真空干燥24h后和KBr混研、压片。1.2聚合方法1次性投料法(以其中1组配方为例):将250g水、15gD4、15g(ViMeSiO)4、5gMTES、30mLMMA、2g乳化剂(m(SDS)m(OP-10)=11)超声乳化形成稳定预乳液。然后转移到反应瓶中,通N2气,加入1g甲苯磺酸、1gKPS,80聚合5~8h,降温
6、,加入01g阻聚剂1,4-对苯二酚,调节pH=7。种子乳液聚合法(以其中1组配方为例):将2g乳化剂(m(SDS)m(OP-10)=11)溶于250g水中,加入15gD4、15g(ViMeSiO)4、5gMTES超声乳化,形成稳定的预乳液,加入反应釜中,通N2气,加入1g对甲苯磺酸,80恒温聚合2h,得微交联的聚硅氧烷种子乳液。加入1g引发剂KPS,反应1~2h后,滴加2003-05-22收稿,2003-09-03修回高等学校国家重点实验室(硅材料国家重点实验室)访问学者基金资助通讯联系人:翁志学,男,1947年生,教授,博士生导师;E-mail:we
7、ngzx@zju.edu.cn;研究方向:高分子材料、聚合反应工程170应用化学第21卷MMA单体30mL,聚合3~5h,降温,加入01g阻聚剂1,4-对苯二酚,调节pH=7(注:如未特别说明,以下讨论均采用种子乳液聚合法)。用氯化钾水溶液破乳,抽滤、干燥、粉碎,即得到聚硅氧烷/丙烯酸酯复合粒子。2结果与讨论2.1乳化剂对复合乳液粒径分布和稳定性的影响阴离子表面活性剂SDS、非离子表面活性剂OP-10及其等量混合物对复合乳胶粒径分布、由重量法测得的单体转化率以及乳液稳定性的影响分别见图1、图2。图1不同乳化剂对乳
8、液粒子粒径及其分布的影响图2乳化剂对
