【文章內(nèi)容簡介】 約1/2時，同時滴加剩余引發(fā)劑。外層單體與引發(fā)劑均滴加完畢后恒溫 30min，升溫至85℃，保溫30min后降溫，過濾出料。 粒徑的測定乳膠粒子大小及分布用 MICROTRACX100 激光粒度檢測儀 (美國)測定。折，蒸餾水（）為流動載體。北方民族大學學士學位論文11第三章 結(jié)果與討論在微乳液聚合過程中，乳化劑、單體滴加速率、單體濃度、反應溫度等等應是影響反應能否正常進行以及聚合物微乳液產(chǎn)量、質(zhì)量的重要因素。實驗考察了聚合過程中復合型乳化劑用量及配比、聚合溫度以及種子單體用量、單體滴加速率等對微乳液粒徑的影響。 復合乳化劑的比例對微乳液粒徑的影響在微乳液制備過程中選用復合乳化體系 SDS 和 OP10，二者產(chǎn)生協(xié)同效應，以較低的乳化劑濃度就可以合成高固體含量的微乳液 [14]。設計聚合反應，單體用量為總質(zhì)量40%、保持單體滴加速率，引發(fā)劑用量為總% 、去離子水用量60%、聚合溫度78℃、乳化劑用量(總質(zhì)量的3%)不變，陰/非離子乳化劑的質(zhì)量配比(SDS:OP10)從2:1變到 6:1，考察乳化劑配比對乳膠粒粒徑和乳液性能的影響，實驗結(jié)果見表31和圖31：表 31 乳化劑配比對微乳液粒徑的影響SDS：OP10 2:1 3:1 4:1 5:1 6:1平均粒徑 D50/nm 151 94 59 58 600204060801001201401601800 1 2 3 4 5 6 7平均粒徑/nm乳 化 劑 配 比 （ SDS:OP10）圖 31：乳化劑配比對微乳液粒徑的影響由表 31 和圖 31 可知，把陰離子和非離子乳化劑復配使用，在保持乳化劑總量不變的情況下，隨著乳化劑 SDS 所占比例的增大，乳膠粒徑逐漸變小，乳化劑北方民族大學學士學位論文12配比在 4:1~6:1 時合成的乳液粒徑較小，分布較好。2:1 時雖然分布好，但得不到納米級的乳液。 （見圖 3334）：圖 32：SDS:OP10=5:1，D 50=58nm圖 33：DS:OP10=3:1，D 50=94nm北方民族大學學士學位論文13圖 34：SDS:OP10=2:1，D 50=151nm 乳化劑濃度對微乳液粒徑的影響乳化劑的濃度對乳膠粒的顆粒大小、數(shù)目、聚合物的相對分子質(zhì)量、聚合反應速率及聚合物乳液的穩(wěn)定性均有明顯的影響 [14]。設計聚合反應，乳化劑的配比 SDS:OP10=4:1，保持其他條件不變，改變?nèi)榛瘎┯昧繛榭傎|(zhì)量的 2%~6%，考察乳化劑用量對乳液粒徑的影響，實驗結(jié)果見表 32 與圖 35：表 32 乳化劑總量對微乳液粒徑的影響乳化劑總量（% ）2 3 4 5 6平均粒徑 D50/nm 176 59 64 65 940501001502000 1 2 3 4 5 6 7平均粒徑/nm乳 化 劑 用 量 /%北方民族大學學士學位論文14圖 35:乳化劑用量對微乳液粒徑的影響由表 32 可知，乳化劑的用量對乳膠粒徑的影響：隨著復合乳化劑用量增大，乳膠粒徑由大變小，而后又變大。這是因為乳化劑濃度越大，膠束數(shù)目越多,按膠束機理形成的乳膠粒數(shù)目也就越多,乳膠粒平均粒徑減小。通常粒度分布的寬窄也與乳化劑濃度有關,乳膠粒濃度越大,粒徑分布越寬。在微乳液聚合過程中,乳化劑的含量不能太低,這是因為隨著乳膠粒的逐漸增大,其表面積增大,需要從水相中吸附更多的乳化劑分子,覆蓋在新生乳膠粒的表面,這可能會導致水相中的乳化劑濃度低于臨界膠束濃度(CMC),甚至部分乳膠粒不能被乳化劑分子完全覆蓋,這就會使乳液的穩(wěn)定性下降,甚至破乳。若在聚合反應中加入過多的乳化劑,雖然會得到粒徑較小且粒徑分布窄的聚合微乳液，但是乳化劑用量過多使產(chǎn)品涂膜的耐水性、耐擦洗性、致密性和附著力大大降低,因此乳化劑的用量不能太高 [15]。實驗結(jié)果表明的，乳化劑總量為 3%5%時較好，乳液粒徑小且分布好。當總量為 2%以下時，分布好但粒徑達不到納米級，當總量為 6%時，分布欠佳且粒徑較大。（見圖 337 、 38）：圖 36：乳化劑用量 2%，D 50=176nm北方民族大學學士學位論文15圖 37：乳化劑用量 4%，D 50=64nm圖 38：乳化劑用量 6%，D 50=94nm 聚合溫度對微乳液粒徑的影響聚合溫度是影響微乳液聚合的重要因素。反應溫度高，引發(fā)劑分解速度大，從而使自由基生成速率大，可以縮短反應時間，并且水溶性小的單體自由基從水相向膠束中心擴散速率增加，膠束成核速率增大，可生成更多的乳膠粒，粒徑減??；對北方民族大學學士學位論文16水溶性大的單體，在水相中的鏈增長速率常數(shù)增大，可生成更多的齊聚物鏈，使水相成核速率增大，也使乳膠粒數(shù)目增多，粒徑減少 [16]。設計聚合反應，保持單體用量及滴加速率、引發(fā)劑用量、去離子水用量、乳化劑的配比及用量保持不變，改變聚合溫度，實驗結(jié)果見表 33 與圖 39 所示：表 33 聚合溫度對微乳液粒徑的影響聚合溫度（℃） 63 68 73 78 83平均粒徑 D50/nm 134 61 63 59 9602040608010012014016060 65 70 75 80 85平均粒徑/nm聚 合 溫 度 /℃圖 39:聚合溫度對微乳液粒徑的影響聚合溫度在 63℃時得到的乳液粒徑較大。隨著聚合溫度的增大，微乳液平均粒徑在一定溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。但溫度過高，乳液粒徑又增大且粘度增高。這是由于聚合溫度過高時，體系中乳膠粒的布朗運動隨溫度升高而加劇，乳膠粒之間因碰撞而聚集的概率增大；同時水分子熱運動加劇，致使水分子復合乳化劑分子間的締合作用力減弱 [17]。上述兩種因素共同作用的結(jié)果，導致體系易出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，微乳液的粒徑增大且透光率降低。當聚合反應在較低溫度條件下進行時，體系聚合前期的誘導期延長，引發(fā)劑分解速率和鏈增長速率降低，故單體轉(zhuǎn)化不完全，體系中易出現(xiàn)分層現(xiàn)象 [18]。由此，我們可以得出，此配方的適宜聚合溫度為 68℃~78℃。（見圖 3 31312 )：北方民族大學學士學位論文17圖 310：聚合溫度 63℃，D 50=134nm圖 311：聚合溫度 78℃，D 50=59nm圖 312：聚合溫度 83℃，D 50=96nm北方民族大學學士學位論文18 種子單體用量對微乳液粒徑的影響本文采用的是預乳化種子微乳液聚合方法，因此，種子單體的用量必然會對微乳液粒徑產(chǎn)生影響。設計聚合反應，保持單體總量及滴加速率、乳化劑總量及配比、引發(fā)劑、緩沖劑、去離子水用量均不變，改變種子單體用量為單體總質(zhì)量的7%~11%，實驗結(jié)果如表 34 及圖 310 所示：表 34 種子單體用量對微乳液粒徑的影響種子單體用量/% 7 8 9 10 11平均粒徑 D50/nm 92 83 59 73 1480204060801001201401606 7 8 9 10 11 12平均粒徑/nm種 子 單 體 用 量 /%圖 313：種子單體用量對微乳液粒徑的影響由以上數(shù)據(jù)可知，種子單體用量在 8%~10%時能保證所得微乳液粒徑在納米級且分布均勻。當種子單體量在 11%時雖然分布較好，但粒徑較大。(見圖 3131316)：圖 314：種子單體用量為 7%，D 50=92nm北方民族大學學士學位論文19圖 315：種子單體用量為 9%， D50=59nm圖 316：種子單體用量為 11%，D 50=148nm結(jié)果表明，種子單體的用量對微乳液粒徑和分布有著較大的影響?？赡茉蚴怯昧窟^低后，所形成的增溶膠束數(shù)量少，相對乳化劑濃度高，當?shù)渭油鈱訂误w時，聚合過程以膠束成核為主：水相中的外層單體以增溶方式進入膠束中形成乳膠粒，由于膠束數(shù)量較少，最后形成的粒徑必然相對較大；種子單體用量過高，所形成的增溶膠束數(shù)量雖然多，但反應溶液中乳化劑濃度低，當?shù)渭油鈱訂误w時，由于乳化劑的濃度過低，不能滿足膠束的增溶增長需要，聚合過程轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃喑珊藶橹鳎罕狈矫褡宕髮W學士學位論文20初級自由基與水相中的大量單體聚合形成低聚物自由基，以此為核心，單體不斷與之結(jié)合，聚合成膠粒。膠粒形成后，更有利于吸收初級自由基以及低聚物自由基，而后在膠粒中引發(fā)增長，最后結(jié)果依然是導致粒徑增大。 單體滴加速率對微乳液粒徑的影響乳液聚合過程中，分子質(zhì)量隨單體濃度的增大而增大，控制滴加速率就是控制聚合體中單體的質(zhì)量分數(shù) [16]。設計聚合反應，保持乳化劑用量為總量的3%（SDS:OP10= 4:1）及引發(fā)劑用、聚合溫度78℃、種子單體用量9%、去離子水用量等不變，僅改變單體滴加速率，實驗的結(jié)果見表35和圖317所示：表 35 單體滴加速率對微乳液粒徑的影響單體滴加速率/ml/min 平均粒徑 D50/nm 68 59 75 83 1070204060801001200 2 4 6 8 10 12 14平均粒徑/nm單 體 滴 加 速 率 /ml/min圖 317：單體滴加速率對微乳液粒徑的影響由表 36 和圖 317 可知，隨著滴加速率的逐漸增大，粒徑呈現(xiàn)先變小隨后又增大的現(xiàn)象，可能是因為滴加太快,單體滴加速度大于引發(fā)劑分解速率,則有一部分微液滴不能被及時引發(fā),未被引發(fā)的微液滴中的單體將擴散進入增長著的聚合物粒子成為單體庫,微液滴被引發(fā)成核的機率下降,從而使乳膠粒個數(shù)減小、粒徑增大。隨滴加速度減慢,單體微液滴成為單體倉庫的幾率減小,微液滴成核幾率增大,乳膠粒數(shù)目增加,粒徑減小、分布變窄。但若滴加速度太慢,則在反應溫度下,乳膠粒碰撞時間延長,聚并幾率增多,粒徑增大、分布變寬 [19]。(如圖 3131320)：北方民族大學學士學位論文21圖 318：單體滴加速率 ，D 50=68nm圖 319：單體滴加速率 ，D 50=59nm圖 320：單體滴加速率 ，D 50=107nm北方民族大學學士學位論文22結(jié) 論 采用預乳化種子法制備苯乙烯微乳液，考查了復合型乳化劑的配比及用量、聚合溫度、種子單體用量以及單體滴加速率等因素對微乳液平均粒徑的影響，得到以下結(jié)論：當復合乳化劑用量為總質(zhì)量的 3%時，乳化劑的配比（SDS/OP10）為 4:1~6:1時較好。陰離子型乳化劑若用量過高，微乳液平均粒徑將過大。復合乳化劑質(zhì)量配比為 4:1 時，乳化劑用量為總質(zhì)量的 3%~5%時合成的微乳液平均粒徑較小。乳化劑用量過低或用量過高，均會使平均粒徑變大。聚合溫度在 68℃~78 ℃時較適宜。溫度過低，引發(fā)劑引發(fā)效果差，乳液粒徑較大；溫度過高，乳液粘度增加且粒徑增大。種子單體用量對微乳液平均粒徑有著重要影響，而用量為單體總質(zhì)量的8%~10%時可獲得粒徑較小的微乳液。當其他條件一定時，單體滴加速率應控制在 ~。采用預乳化種子法合成技術，在反應過程中，選擇合理的乳化劑配比及用量，適宜的種子單體量，在一定溫度之下并控制好單體滴加速率，可以制備出粒徑為納米級且粒徑分布較好的苯乙烯微乳液。北方民族大學學士學位論文23致 謝本篇論文的完成得益于張曉京老師在實驗過程中的耐心指導和熱情的幫助以及論文寫作過程中的細心指正，在這些過程中，我深刻地感受到作為一名老師他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和敏銳求新的學術思想。在此謹向張老師致以最衷心的感謝與敬意!同時，我要向在大學四年中，所有給予我關懷、鼓勵并諄諄教導我的老師們表示忠心的感謝！ 本文在寫作過程中參考了大量的文獻資料，主要文獻資料已列出來，在此向所有的作者表示謝意！北方民族大學學士學位論文24參考文獻[1] 王晶，[J] ，化學與黏合， 2022，32（3）：57~60.[2] 劉丹丹，曾幸榮等. 聚合條件對丙烯酸酯微乳液粒徑及其分布的影響[J]，中國膠黏劑，2022,20（1）:22~26.[3] 陳均，[J] ，高分子通報， 2022， （5）：63~66.[4] 楊在林，王華鋒， [J]，應用科技.[5] 余遠斌，石飛．新型苯丙乳液聚合的研究[J] ，北京工業(yè)大學學報， 1996，(3)：7~13.[6] 李干佐，[M] ，北京: 石油工業(yè)出版社，1999．[7] 白瑋，、制備與應用Ⅱ.結(jié)構(gòu)化微乳液[J]，高分子通報，2022， （12）：55~67.[8] 、表征方法及應用[J] ，化工職業(yè)技術教育，2022，3.[9] 金鳳友，王可答，[J]，綏化學院學報，2022，6（28）:168~170.[10] 劉玉勇．微乳液聚合研究進展[J] ，膠體與聚合物， 2022，04：32~36．[11] 成國祥，張仁柏， Fe3O4 納米微粒 制備[J]．兵器材料科學與工程，1998 ，21(6):27~30．[12] 萬波，王得寧．反應型乳化劑的合成及其在乳液聚合中的應用[J]，合成橡膠工業(yè)，2022，26(2)：94~97 ．[13] 羅正湯，候有軍，寧平，曾繁森．涂料用丙烯酸酯苯乙烯超微乳液的研究[J] ．華南理工大學學報(自然科學版)，2022，29(3)：71~74．[14] 張勻，王虹，[J]，化學工業(yè)與工程，2022,25（1）.[15] 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