【文章內(nèi)容簡介】 約1/2時(shí)，同時(shí)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(cè)定乳膠粒子大小及分布用 MICROTRACX100 激光粒度檢測(cè)儀 (美國)測(cè)定。折，蒸餾水（）為流動(dòng)載體。北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)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(yīng)溫度等等應(yīng)是影響反應(yīng)能否正常進(jìn)行以及聚合物微乳液產(chǎn)量、質(zhì)量的重要因素。實(shí)驗(yàn)考察了聚合過程中復(fù)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(duì)微乳液粒徑的影響。 復(fù)合乳化劑的比例對(duì)微乳液粒徑的影響在微乳液制備過程中選用復(fù)合乳化體系 SDS 和 OP10，二者產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，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(shè)計(jì)聚合反應(yīng)，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(duì)乳膠粒粒徑和乳液性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表31和圖31：表 31 乳化劑配比對(duì)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(duì)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(fù)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文12配比在 4:1~6:1 時(shí)合成的乳液粒徑較小，分布較好。2:1 時(shí)雖然分布好，但得不到納米級(jí)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文13圖 34：SDS:OP10=2:1，D 50=151nm 乳化劑濃度對(duì)微乳液粒徑的影響乳化劑的濃度對(duì)乳膠粒的顆粒大小、數(shù)目、聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量、聚合反應(yīng)速率及聚合物乳液的穩(wěn)定性均有明顯的影響 [14]。設(shè)計(jì)聚合反應(yīng)，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(duì)乳液粒徑的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 32 與圖 35：表 32 乳化劑總量對(duì)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文14圖 35:乳化劑用量對(duì)微乳液粒徑的影響由表 32 可知，乳化劑的用量對(duì)乳膠粒徑的影響：隨著復(fù)合乳化劑用量增大，乳膠粒徑由大變小，而后又變大。這是因?yàn)槿榛瘎舛仍酱?，膠束數(shù)目越多,按膠束機(jī)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(guān),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?yàn)殡S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(huì)導(dǎo)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(huì)使乳液的穩(wěn)定性下降,甚至破乳。若在聚合反應(yīng)中加入過多的乳化劑,雖然會(huì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明的，乳化劑總量為 3%5%時(shí)較好，乳液粒徑小且分布好。當(dāng)總量為 2%以下時(shí)，分布好但粒徑達(dá)不到納米級(jí)，當(dāng)總量為 6%時(shí)，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(xué)學(xué)士學(xué)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(duì)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(yīng)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(yīng)時(shí)間，并且水溶性小的單體自由基從水相向膠束中心擴(kuò)散速率增加，膠束成核速率增大，可生成更多的乳膠粒，粒徑減小；對(duì)北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)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(shè)計(jì)聚合反應(yīng)，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(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 33 與圖 39 所示：表 33 聚合溫度對(duì)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(duì)微乳液粒徑的影響聚合溫度在 63℃時(shí)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(shí)，體系中乳膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)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(shí)水分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，致使水分子復(fù)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(dǎo)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(dāng)聚合反應(yīng)在較低溫度條件下進(jìn)行時(shí)，體系聚合前期的誘導(dǎo)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(xué)學(xué)士學(xué)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文18 種子單體用量對(duì)微乳液粒徑的影響本文采用的是預(yù)乳化種子微乳液聚合方法，因此，種子單體的用量必然會(huì)對(duì)微乳液粒徑產(chǎn)生影響。設(shè)計(jì)聚合反應(yīng)，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(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 34 及圖 310 所示：表 34 種子單體用量對(duì)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(duì)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(shí)能保證所得微乳液粒徑在納米級(jí)且分布均勻。當(dāng)種子單體量在 11%時(shí)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(xué)學(xué)士學(xué)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(duì)微乳液粒徑和分布有著較大的影響。可能原因是用量過低后，所形成的增溶膠束數(shù)量少，相對(duì)乳化劑濃度高，當(dāng)?shù)渭油鈱訂误w時(shí)，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(jìn)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(duì)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(yīng)溶液中乳化劑濃度低，當(dāng)?shù)渭油鈱訂误w時(shí)，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(xué)學(xué)士學(xué)位論文20初級(jí)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(jí)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(dǎo)致粒徑增大。 單體滴加速率對(duì)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?jǐn)?shù) [16]。設(shè)計(jì)聚合反應(yīng)，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(shí)驗(yàn)的結(jié)果見表35和圖317所示：表 35 單體滴加速率對(duì)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(duì)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?yàn)榈渭犹?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(shí)引發(fā),未被引發(fā)的微液滴中的單體將擴(kuò)散進(jìn)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(jī)率下降,從而使乳膠粒個(gè)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(yīng)溫度下,乳膠粒碰撞時(shí)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(xué)學(xué)士學(xué)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文22結(jié) 論 采用預(yù)乳化種子法制備苯乙烯微乳液，考查了復(fù)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(duì)微乳液平均粒徑的影響，得到以下結(jié)論：當(dāng)復(fù)合乳化劑用量為總質(zhì)量的 3%時(shí)，乳化劑的配比（SDS/OP10）為 4:1~6:1時(shí)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(fù)合乳化劑質(zhì)量配比為 4:1 時(shí)，乳化劑用量為總質(zhì)量的 3%~5%時(shí)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(huì)使平均粒徑變大。聚合溫度在 68℃~78 ℃時(shí)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(duì)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(shí)可獲得粒徑較小的微乳液。當(dāng)其他條件一定時(shí)，單體滴加速率應(yīng)控制在 ~。采用預(yù)乳化種子法合成技術(shù)，在反應(yīng)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(jí)且粒徑分布較好的苯乙烯微乳液。北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文23致 謝本篇論文的完成得益于張曉京老師在實(shí)驗(yàn)過程中的耐心指導(dǎo)和熱情的幫助以及論文寫作過程中的細(xì)心指正，在這些過程中，我深刻地感受到作為一名老師他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和敏銳求新的學(xué)術(shù)思想。在此謹(jǐn)向張老師致以最衷心的感謝與敬意!同時(shí)，我要向在大學(xué)四年中，所有給予我關(guān)懷、鼓勵(lì)并諄諄教導(dǎo)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(xiàn)資料，主要文獻(xiàn)資料已列出來，在此向所有的作者表示謝意！北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文24參考文獻(xiàn)[1] 王晶，[J] ，化學(xué)與黏合， 2022，32（3）：57~60.[2] 劉丹丹，曾幸榮等. 聚合條件對(duì)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(bào)， 2022， （5）：63~66.[4] 楊在林，王華鋒， [J]，應(yīng)用科技.[5] 余遠(yuǎn)斌，石飛．新型苯丙乳液聚合的研究[J] ，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 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(yīng)用Ⅱ.結(jié)構(gòu)化微乳液[J]，高分子通報(bào)，2022， （12）：55~67.[8] 、表征方法及應(yīng)用[J] ，化工職業(yè)技術(shù)教育，2022，3.[9] 金鳳友，王可答，[J]，綏化學(xué)院學(xué)報(bào)，2022，6（28）:168~170.[10] 劉玉勇．微乳液聚合研究進(jìn)展[J] ，膠體與聚合物， 2022，04：32~36．[11] 成國祥，張仁柏， Fe3O4 納米微粒 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