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本论文提出了提高种子乳液接枝聚合接枝率的一种新方法:在种子乳液聚合阶段加入“引发剂型单体”,该单体既含有可起到引发作用的偶氮基团,又含有可聚合的乙烯基双键,采用氧化还原引发体系在低温下聚合,偶氮基团得以保留,并以化学键结合在种子聚合物网络中;进行壳层单体聚合时,升高聚合温度,“潜伏”的偶氮基团发生均裂,产生自由基,引发聚合,从而得到高接枝率的核壳结构聚合物。
首先,由丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯与偶氮-二(4-氰基)戊醇在0℃~20℃下,以丙酮为溶剂三乙胺的存在下进行酯化反应,合成了两种引发剂型单体-双丙烯酸偶氮-二(4-氰基)戊酯和双甲基丙烯酸偶氮-二(4-氰基)戊酯,核磁共振图谱表明:偶氮-二(4-氰基)戊醇与丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯以2.5:1的比例投料时,双端产物分别为95%和88%以上。
其次,在低温下采用过硫酸钾/硫酸亚铁/刁白块的氧化还原引发体系,双丙烯酸乙二醇酯作为交联剂,十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂,并在聚合单体丙烯酸丁酯中加入少量自制的引发剂型单体,得到含有偶氮引发基团的交联聚丙烯酸酯种子胶乳。讨论了乳化剂和交联剂用量对聚合速率的影响,发现乳化剂用量越大,乳胶粒粒径越小,聚合速率越快;而交联剂用量对乳胶粒粒径和聚合速率影响不大。
最后,在制备好的丙烯酸丁酯种子胶乳中加入甲基丙烯酸甲酯,引发单体进行接枝聚合。聚合工艺对乳胶粒粒径和及其分布有影响,更深入的研究发现:当交联剂用量增加时,接枝种子乳液聚合的接枝率和接枝效率都降低;随着接枝单体用量的增加,接枝产物的接枝率提高,接枝效率逐渐降低;加入引发剂型单体后,接枝产物的接枝率和接枝效率都大大提高了,这与预期理论上推想的结果一致,也是本论文的创新之处。