乳液的粒径分布因决定了乳液自身的流变性能、成膜性能以及应用领域被称作乳液聚合研究中最 为热点的问题之一。数十年来科学研究和工业生产领域呈现出众多关于控制乳液聚合中粒径尺寸的方 法,如种子溶胀法,附聚法等,这些方法均为多步法,生产周期长、生产效率低、耗能,不符合绿色 化工生产的工艺要求。本文以乳液聚合聚合过程中粒子聚并为基础,通过控制聚合反应过程中体系热 力学和动力学的变化,控制体系中粒子的数目,进而有效地控制最终乳液的实际尺寸,进而达到了一 步法制备大粒径聚合物乳胶粒子的目的。第一部分重点介绍了研究粒子聚并的实验方法,提出了判断 粒子聚并的间接和直接证据。第二部分主要是对粒子聚并机理本质的探讨以及利用粒子聚并技术制备 大粒径,窄分布聚合物乳胶粒子可行性的探讨。粒子聚并是一种由热力学引发的动力学变化,在粒子 增长过程中,粒子的比表面积增加,导致粒子的界面能增大,体系为维持自身的稳定性而自发地将粒 子聚集在一起而减小界面面积,进而使其界面能降低,使乳液聚合体系稳定。粒子聚并过程中,粒子 的数目会大幅度减少,导致粒子的尺寸瞬间增大,因此粒子聚并可以作为一种制备大粒径聚合物乳胶 粒子的方法。通过控制粒子之间的竞争增长和粒子自身的自锐化过程可使其聚并的粒子尺寸变得均匀 ,进而实现利用粒子聚并技术制备大粒径、窄分布聚合物乳胶粒子的目的。第三部分是对粒子聚并本 质的探讨以及粒子聚并制备单分散聚合物粒子的探讨。通过控制粒子表面电荷之间的中和作用控制粒 子的电荷密度,进而控制粒子之间的静电斥力,已达到控制粒子聚并时间和粒子聚并程度的目的。通 过控制聚合配方中的引发体系、共聚单体等制备出了单分散的聚合物乳胶粒子,进一步完善了粒子聚 并理论,扩宽了粒子聚并技术的应用领域。
苯乙烯乳液聚合过程中粒子聚并的直接证据