甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸丁酯的无皂乳液共聚

DOI:10.3969/j.issn.1009-1815.2011.04.004

第29卷第4期2011年12月

胶体与聚合物

卡巴斯基安全部队2012Chinese Journal of Colloid &polymer Vol.29No.4Dec.2011

传统的乳液聚合因乳化剂残留在产物中而容易产生泡沫、渗析、吸湿等弊病，影响产品的应

用性能，而且乳化剂还可能污染环境。随着各国对环保问题的重视，工业上，特别是胶粘剂和涂料工业对无皂乳液的需求日益增大。无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微量乳化剂（其浓度小于CMC ）的乳液聚合过程。无皂乳液聚合技术合成的产物表面比较“洁净”、而且乳胶粒分散均匀，广泛应用于生物医学、胶体化学、谱分离等领域[1,2]。本文以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为主要单体，进行无皂乳液聚合，考察了无皂乳液共聚的影响因素，共聚产物的性质与结构。

1实验部分

1.1主要试剂

丙烯酸丁酯（BA ），甲基丙烯酸甲酯（MMA ），均为分析纯，中国医药（集团）上海化学试剂公司，使用前用10%的NaOH 水溶液洗涤除去阻聚剂，再用蒸馏水洗数次至中性；十二烷基硫酸钠（SDS ），广东西陇化工厂；过硫酸铵（APS ），上海桃浦化工厂。1.2无皂乳液的合成

先将微量乳化剂（小于CMC ）加入到带有滴液漏斗、搅拌器和冷凝管的四口烧瓶中，再加入定量的去离子水，搅拌令其完全溶解，然后加入全部MMA 单体，高速搅拌15min ，形成均匀乳液，升高温度至80℃，均匀滴加BA 单体、引发剂溶液，控制BA 单体在1.5h 内滴完，引发剂溶液

稍迟于单体滴加完毕，反应温度控制在80±2℃，加料完毕，恒温反应8h ，出料，得到白略泛蓝光的乳液。

将所得乳液用无水硫酸钠破乳，洗涤，过滤，干燥至恒重得到共聚物。1.3测试与表征

1.3.1单体转化率的测定用称重法[3]测单体的转化率。

1.3.2胶膜吸水率的测定参照文献[4]制作胶膜，

测吸水率。

1.3.3共聚物乳液的微观形态

稀释所得乳液，

用JEM-100SX 型透射电子显微镜观察其微观形态。

1.3.4乳液的粘接性用实验所得乳液粘牛皮纸，涂胶面积为25mm ×25mm ，用电子拉力机测试粘接面剥离时的最大用力。

2结果与讨论

2.1乳化剂用量对单体转化率的影响

从表1中可以看出，乳化剂的用量对于单体的转化率有一定的影响，随着乳化剂的用量的减少，单体的转化率有所下降。然而，在不使用乳化剂的情况下，单体转化率已达到79.85%，为了得到比较“清洁”的乳液，最终确定不添加乳化剂参与反应。

甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯的无皂乳液共聚

熊金钰

直流断路器

陈梅杰

（安徽理工大学化学工程学院

安徽淮南232001）

摘要：以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为主要原料，过硫酸铵为引发剂，进行无皂乳液聚合。结果

表明：在不添加乳化剂的情况下，当MMA/BA=1:1、引发剂用量为0.24%、反应温度为80℃、反应时间8.0h 时，所得乳液最稳定，单体转化率为81.84%，

此无皂乳液对牛皮纸的粘接性比常规乳液好。关键词：甲基丙烯酸甲酯；丙烯酸丁酯；无皂乳液聚合中图分类号：TQ430.4

文献标识码：A

文章编号：1009-1815(2011)04-0160-02

收稿日期：2011-07-07

作者简介：熊金钰(1979-)，女，湖北襄阳人，讲师，从

国民党空军

事精细化工专业的教学及科研工作.E-mail:xji@aust.edu

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本文引用格式：熊金钰，陈梅杰.甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯的无皂乳液共聚[J].胶体与聚

合物，2011，29（4）：160~161

表1乳化剂用量对单体转化率的影响*

*单体用量比为1:1，引发剂用量0.24%，反应温度80℃，反应时间8h 。

2.2引发剂用量对单体转化率的影响

表2引发剂用量对单体转化率的影响

*单体用量比为1:1，乳化剂用量0.24%，反应温度80℃，反应时间8h 。

随着引发剂用量增加，单体的转化率增加。增加引发剂，体系中自由基的生成速率提高，自由基数目增多，参与聚合反应的单体增加，最终转化率得以提高。但是，随着引发剂浓度的增加，自由基之间的终止几率也增大，容易发生链转移，因此达到一定浓度后继续提高引发剂的浓度对单体转化率的影响渐趋平缓。2.3乳胶膜吸水率分析

将配料比为MMA:BA=1:1，引发剂含量为0.24%，不添加乳化剂，在80℃下反应8h 的乳液制膜，待膜完全干后，称取一定质量的膜，浸泡在蒸馏水中，测不同浸泡时间下乳胶膜的吸水率。

表3乳胶膜吸水率随浸泡时间的变化

随浸泡时间的延长，乳胶膜吸水率增加，但

增加幅度逐渐减缓，最终基本保持不变。可见该乳胶膜吸水率较小，故其耐水性较好。2.4乳液的微观形貌

取实验所得乳液，稀释后用透射电子显微镜表征乳胶粒的形态、大小，如图1所示。

图1乳胶粒的TEM 照片

由图1可知，乳胶粒多数呈规整的球形，表面比较清洁，粒径在30～90nm ，有少量聚结现象。

3结论

通过BA-MMA 体系的无皂乳液聚合的研

究，发现当MMA ：BA =1:1，反应温度为80℃，反应时间为8.0h ，引发剂用量为0.24%时，单体转化率达到80%以上。实验所得的乳胶粒子呈规整的球形，分散均匀，表面洁净；乳胶膜的耐水性较好。

远离伊甸园参考文献

[1]李福.无皂乳液的制备及应用研究[D].合肥：合肥工业大学,2005

湖南人文科技学院学报[2]韩朝阳，龚兴宇，范晓东，等.无皂型乳液聚合研究进

展[J].涂料工业,2002,(9):28~30

[3]殷年伟，陈克强，康维.超声无皂乳液聚合制备BA/St/AM 三元共聚物乳胶粒及其聚合机理研究[J].高分子学报,2006,(2):253~257

[4]刘艳辉，邓爱民.无皂种子乳液聚合法制备丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液[J].渤海大学学报,2008,2(1):26~29

Emulsionfier-free Emusion Copolymerization of MMA/BA

XIONG Jinyu,CHEN Meijie

(School of Chemical Engineering,Anhui University of Science and Technology,Huainan,232001)

Abstract:The MMA/BA copolymer emulsion was prerared by emulsionfier-free emulsion polymerization using methyl methacrylate(MMA)and butyl acrylate(BA)as comonomers,APS as initiator.The result showed that the MMA/BA copolymer emulsionfier-free emusion has best stability when the mass ration of MMA:BA was 1:1and mass fraction of the initiator was 0.24%.The monomer conversion ratio was 81.84%with the condition of the temperature 80℃and the reaction time 8h.

Keywords:Methyl Methacrylate;Butyl Acrylate;Emulsifier-free Emulsion Polymerization

乳化剂用量/%

单体转化率/%079.850.0580.050.12581.510.1584.450.2086.03

乳化剂用量/%

单体转化率/%

0.1571.74

0.1876.10

0.2180.42

0.2481.84

0.3082.14

浸泡时间/天吸水率/%19.92210.57310.73410.86610.94510.92710.95810.96

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