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纳米材料的制备与研究是当前研究热点之一,乳液聚合制备纳米级、均匀分散的聚合物乳胶粒还存在许多困难。本文将新型乳化剂和新聚合技术结合起来,采用高分子表面活性剂、可聚合表面活性剂作为乳化剂进行超声辐照乳液聚合制备窄分布的功能型聚合物纳米粒子。 本文采用高分子量和高表面活性的高分子表面活性剂CMC-A9作乳化剂,和十二烷基硫酸钠(SDS)配合使用,通过超声辐照乳液聚合制备了聚苯乙烯纳米胶乳。采用红外光谱(FTIR)、气相色谱质谱联用(GC-MS)、凝胶色谱(GPC)、粘度法、透射电镜(TEM)等方法研究了超声辐照乳液聚合反应动力学和聚合物性能,结果表明:(1)超声辐照乳液聚合制得的聚苯乙烯分子量较高(>10~6)、粒径较小(10~70nm),粒径分布较窄(分布系数1.07~1.60),每个乳胶粒子所包含的平均分子链数为2~19,是一种寡链聚苯乙烯乳胶。通过改变反应体系中苯乙烯含量、CMC-A9浓度、SDS浓度,可以控制聚合物乳胶的粒径、粒径分布和乳胶粒中的分子链数。(2)在超声辐照乳液聚合反应中,CMC-A9与SDS配合使用,可使反应进程加快,单体转化率大大提高,在较短时间和较低超声波输出功率下达到较高的单体转化率。(3)动力学研究表明超声辐照乳液聚合反应的成核方式不同于普通乳液聚合反应,主要是亚微液滴成核。因此,超声辐照乳液聚合反应动力学与常规乳液聚合不同,与微乳液聚合相似,这也是超声辐照乳液聚合能制备纳米级乳胶粒子的主要原因。 本文首次将非离子表面活性大单体AREO7加入到超声辐照苯乙烯乳液聚合中,制备了表面含表面活性功能基团的纳米胶乳,粒径在20~70nm之间, 摘要粒径分布较窄。通过FTIR、GC一MS、DSC分析表明制得的聚合物是苯乙烯和ARE07的共聚物,且AREO7主要分布在聚合物乳胶粒子表面。提高AREO7浓度有利于减小乳胶粒径,但聚合物中网状结构的胶体增多,聚合物乳胶粒之间出现粘连。研究了共聚过程中AREO7浓度对共聚反应的影响,在较低AREO7浓度下,St转化率较高,加入AREO7能提高乳液的固含量。反应体系中ARE07浓度增加,共聚物中 ARE07组成提高,共聚物的玻璃化转变温度向低温方向移动。冻融稳定性实验表明共聚乳液的冻融稳定性随共聚物中AREO7组成的增加而增加。