核壳型聚苯乙烯／聚甲基丙烯酸甲酯复合乳液的制备.pdf

维普资讯 第21卷第1期 胶体与聚合物 Vo1． 21 No．1 2003年3月 ChineseJournalofColloid＆Polymer Mar．2003 核壳型聚苯 乙烯 ／聚 甲基丙烯酸 甲酯 复合乳液的制备冰 谢 敏 李军平 何培新 (湖北大学化学与材料科学学院，武汉，430062) 摘 要 以过硫酸铵 (APS)为引发剂，用种子乳液聚合方法，合成出以聚苯乙烯 (PSt)为核，聚 甲 基丙烯酸甲酯 (PMMA)为壳的复合乳液。透射电子显微镜观察了核壳复合乳胶粒的形态 ，光散射粒径分布 仪 (PCS)测量胶乳粒径大小及其分布。最终成功地制得了核壳型PS~MMA复合乳液 ，所得复合乳胶粒粒径 大小在60～9onm左右，且单分散性较好。 关键词 核壳；苯乙烯：甲基丙烯酸甲酯；种子乳液聚合 复合技术 已从宏观的聚合物共混发展到微观的复合高分子乳液 l【】，并已成为材料科学和工程的新 方向。近年来，围绕核／壳型复合高分子乳液的研究和讨论越来越活跃。J．wV抽derhoff；}口松木恒隆等 人在此领域进行了卓有成效的工作，对复合乳液粒子形态，反应机理等进行了较深入的研究[231。核壳乳 液聚合，即由性质不同的两种或多种单体在一定条件下按阶段聚合，即种子乳液聚合或多阶段乳液聚 合使颗粒内部的内侧和外侧分别富集不同的成分4【】。通过核和壳的不同组合，得到一系列不同形态的 乳胶粒子 ，从而赋予核壳不同的功能L5J。 1 实验部分 1．1 主要原料 苯乙烯(so 、甲基丙烯酸 甲酯 (MMA)经5％的氢氧化钠(NaOH)碱洗、水洗 、减压 蒸馏除去阻聚剂后使用，十二烷基硫酸钠(SDS)，壬基酚聚氧乙烯醚(OP．1O1均为化学纯，不经处理直 接使用 ，引发剂过硫酸铵(APS)为分析纯，不经处理，直接使用。 1．2合成实验 1．2．1 PSt种子乳液的制备 按配方将St、水和一定配~LSDS、OP-10溶液依次放入四颈烧瓶中，在室温 下强力搅拌30min使其预乳化均匀。在此期间不断向体系中通氮气以除去其中的氧气 。在氮气的保护 下，升温到5O℃时加入配方引发剂APS溶液量的80％， 210~240rpm的速度搅拌下匀速升温至70C， 在 “蓝光 ”现象出现后将剩余的20％的APS溶液加入体系中，使单体反应充分。在70C下共保温3h； 1．2．2 包壳反应 将壳层单体、引发剂溶液及补加的乳化剂按配方配制成预乳液 ，以制得的种子乳液 为反应体系向其 中滴加以乳化好的预乳液，并严格控制滴加速度，进行饥饿态加料，使其在一定时间 内滴加完毕，然后在70~C下保温3h，缓慢冷却后出料 ，然后用细密的纱布过滤后装瓶。 1．3 表征 l-3．1 核壳结构形态 将乳液稀释一定倍数并用乙酸双氧铀染色，然后粘在铜网上风干后通过透射 电 子显微镜 (TEM)观察乳胶粒的结构形态 (4万倍)，并根据 电镜照片初步测量乳胶粒径大小及其分布。 1．3．2 乳胶粒径 大小及分布 用M~vemInstrumentLTd光散射粒径分布仪 (AutoSizeLv．c及Series7032 Multi-8correlator)以动态光散射法 (PCS)测量乳胶粒子的粒径大小及其分布。 ’收稿 日期：2002-11—28 维普资讯 第l期 谢敏等：核壳型聚苯乙烯 ／聚甲基丙烯酸 甲酯复合乳液的制备 25 2 结果与讨论 2．1乳胶粒结构形态的表征 图l为种子和复合乳液TEM照片，从透射 电镜照片上可以看出，PSt种子 乳液，PS／PMMA复合乳液粒子均为较规则的球型结构，且粒径分布较为均匀．同时可以看出，乳液粒子的 图象中核壳结构不是很明显．这是因为，用 电镜观察时，如果未采取特殊的染色手段，是很难分辨出粒子的 结构的[91．由此 ，我们在用透射电镜观察乳胶粒结构形态前，采用的染液为乙酸双氧铀，并在聚合过 程进行即时采样，同过