冯波;朱超;张禹;胡许武;张婉容;万凯;艾照全
【摘 要】以甲基丙烯酸丁酯(BMA)为聚合单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,采用微乳液聚合方法制备了聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)纳米乳液,探讨了单体比例、引发剂比例、乳化剂比例和聚合温度对单体转化率、乳液固含量的影响,并对其热稳定性、乳液粒径进行了表征.结果表明,在聚合单体BMA质量分数为25％、过硫酸铵为单体用量的0.3％和十二烷基硫酸钠为单体用量的1％时,产物的转化率和纯度较高.通过激光粒度仪可以观察到该聚合物乳胶粒分散比较均匀,最小粒径为45 nm. 【期刊名称】《粘接》
【年(卷),期】2016(000)004
【总页数】5页(P54-58)
【关键词】聚甲基丙烯酸丁酯;纳米乳液;多分散性指数(PDI)
【作 者】太湖水污染冯波;朱超;张禹;胡许武;张婉容;万凯;艾照全
【作者单位】有机功能分子合成与应用教育部重点实验室;湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室;湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室;湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室;湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室;湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室;湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062;有机功能分子合成与应用教育部重点实验室;湖北大学化学化工学院,湖北武汉430062
【正文语种】中 文
【中图分类】有关战争的资料TQ331
甲基丙烯酸丁酯（BMA）具有高度的透明性、优良的光学性、绝缘性、疏水性、粘接性和弹性，常用于安全玻璃透明夹层的复合、航空和航海设备的抗冲击透明元件的胶合。利用
聚甲基丙烯酸丁脂（PBMA）较高的粘接性和弹性，可以制备对透明度要求较高的光学仪器等复合材料 [1，2]。PBMA也是一种对煤油等弱极性有机物溶剂具有一定吸附能力的高聚物，由于PBMA分子侧链长度适中不会过度缠结，可以合成PBMA吸油树脂，纺制成吸附性纤维[3]，因而广泛应用于电子、建筑和纺织印染等行业。
纳米乳液是一种将液滴形式的液相分散到第2相的胶体分散体系，属非热力学稳定体系，此体系呈透明或半透明状，其粒度尺寸为50～200 nm[4]。纳米乳液具有广阔的应用前景，如将纳米乳液添加到一些要求外观透明度高的食物和饮料中可用来包裹亲脂性组分但却不影响体系的实用性能[5]，也可以用于纳米药物载体的制备，药物输送系统。康波等[6]制备了粒径为60～100 nm的药物白蛋白纳米球，为研究制备静脉注射靶向制剂奠定了基础。
本文采用微乳液聚合方法制备了聚甲基丙烯酸丁酯纳米乳液，探讨了单体比例、引发剂比例、乳化剂比例、乳化剂种类和聚合温度对单体转化率、乳液固含量和黏度的影响并对其热稳定性、乳胶粒径进行了表征。
1.1 试剂和药品
msu
甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、亚甲基丁二酸、过硫酸铵、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚，均为分析纯；1%对苯二酚溶液，自配；去离子水；氢氧化钠，分析纯。
1.2 实验步骤
让灵魂在阳光下起舞
在250 mL四口烧瓶中将乳化剂、15%的单体和去离子水按比例混合均匀，在85 ℃时，以150～350 r/min的转速加热搅拌，使乳化剂充分溶解，制成乳状液，在90～120 min内滴加引发剂，每4～5 min加1滴，反应一段时间后得到白有蓝光的甲基丙烯酸丁酯聚合物乳液。
1.3 PBMA纳米乳液聚合的表征
1.3.1 固含量的测定
取洁净的称量瓶，干燥后称量，待称量前后质量误差小于0.005 g时，记录空瓶的质量，记为M1，称取1.0 g左右的聚合样品，记为M2，加入1%阻聚剂対苯二酚1～2滴，采用鼓风干燥箱在80～100 ℃烘干，待干燥称量后的质量误差小于0.005 g时，记录干燥后试样与空瓶的总质量，记为M3，测量3次取平均值。
固含量G=（M3-M1）/M2
1.3.2 转化率的计算山火
根据所测固含量求BMA乳液聚合的转化率。
转化率X=G/G0
什么是有效数字式中，X为转化率（%）；G为实际固含量（%）；G0为理论固含量（%）。
1.3.3 粒径的测定
取5 mL乳液聚合产物于250 mL容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度线，取少量试样置于样品池中，采用激光粒度仪（BT-9300H）测量乳胶粒的粒径大小及多分散性指数（Polydispersity Index ，简称PDI），当PDI小于0.1时，乳胶粒呈现单分散性。每个乳液样品平行测试3次取其平均值。
2.1 单体比例对乳液聚合反应的影响 在引发剂过硫酸铵为单体用量的0.3%， 乳化剂十二烷基硫酸钠为单体用量的1%，聚 合温度为85 ℃的情况下，单体用量对乳液聚 合固
含量的影响如图1所示，对乳液聚合转化 率的影响如图2所示。
由图1可知，乳液的固含量随单体比例的 增加而增大。由图2可知，当单体质量分数小 于25%时，转化率随单体比例的增加变化不 大，原因是单体比例较小时，反应体系中的 引发剂和乳化剂的浓度足以让全部单体反应完全。当单体质量分数大于25%时，转化率开始迅速减小，随单体比例的增大不断减小，当单体质量分数为60%时，转化率降为95.1%。这是因为随着单体比例的增大，引发剂逐渐被消耗完，过低的引发效率不能再引发单体反应，乳化剂也因为浓度过低无法降低分散相表面张力，不能形成稳定的乳胶粒子，从而导致单体转化率减小。
由试验可知，单体质量分数为12.5%时，粒径为53.11 nm，单体质量分数增加到16.67%，乳胶粒粒径为45.01 nm。但当单体质量分数大于25%时，随着单体比例的增大，聚合反应发生在乳胶粒中的几率就越大，因而乳胶粒径呈不断增大的趋势，当单体质量分数达到60%时，粒径达到了142.03 nm。乳胶粒粒径的分布宽度对乳液流动性和黏度有一定的影响，通过分析所测粒径的多分散性指数发现，乳液样品的PDI均小于0.1，在0～0.086波动，变化幅度不大，这表明乳胶粒的粒径分布具有良好的单分散性。
2.2 单体中丙烯酸含量对乳液聚合反应的影响
在BMA质量分数为25%，过硫酸铵为单体用量的0.3%，十二烷基硫酸钠为单体用量的1%，聚合温度为85 ℃时，丙烯酸含量对聚合转化率的影响如图3所示。
由图3可知，BMA均聚时，单体的转化率为98.7%，加入少量共聚单体丙烯酸后，单体的转化率略有下降，当丙烯酸质量分数大于3.5%时，单体的转化率随丙烯酸含量的增加急剧减小，在丙烯酸质量分数达到6%时，单体的转化率下降至94.1%。这可能是丙烯酸的反应活性和竞聚率都大于BMA，在乳液聚合 时，丙烯酸的自聚速率比共聚速率大很多， 很大程度上阻碍了BMA的聚合，但加入少量的 丙烯酸（丙烯酸的质量分数小于1.5%）对单 体的转化率影响却很小。为提高乳液的稳定性，改善乳液成膜后的附着力，应控制功能单体丙烯酸的质量分数小于1.5%。
2.3 单体中亚甲基丁二酸含量对乳液聚合反应的影响
在BMA质量分数为25%，过硫酸铵为单体用量的0.3%，十二烷基硫酸钠为单体用量的1%，聚合温度为85 ℃的条件下，亚甲基丁二酸含量对共聚转化率的影响如图4所示。
由图4可知，BMA的转化率随亚甲基丁二酸含量的增加不断减小。与丙烯酸相比，亚甲基丁二酸多了一个亲水性羧基，它的加入使得分散体系的水相和油相严重不平衡，表面张力过大，不能形成稳定的胶束，大量的乳胶粒子被包埋，从而使得乳液的聚合速率减小，单体转化率降低。
2.4 引发剂过硫酸铵浓度对乳液聚合反应的影响
在BMA质量分数为25%，十二烷基硫酸钠为单体用量的1%时，聚合温度为85 ℃的条件下，引发剂含量对聚合转化率的影响见图5。
由图5可知，在过硫酸铵用量小于0.3% 时，单体的转化率随引发剂含量的增加而增 大；用量大于0.3%时，转化率变化不大。而根据Smith-Ewart 的经典乳液聚合理论，在单体亲水性很小、亲油性很大的分散相中，用过硫酸铵作为引发剂时，只要乳胶数目一定，其聚合反应速率受引发剂含量的影响变化不大。因此合适的过硫酸铵用量为0.3%。
2.5 十二烷基硫酸钠浓度对乳液聚合反应的影响
在BMA质量分数为25%，过硫酸铵为单体用量的0.3%，聚合温度为85 ℃的条件下，乳化
剂十二烷基硫酸钠的用量对聚合转化率的影响如图6所示；对乳胶粒径的影响如图7所示。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议