甲基丙烯酸甲酯_纳米SiO_2粒子分散液的细乳化和细乳液聚合

第6期

2006年9月

高　分　子　学　报

ACTAPOLYMERICASINICA

No.6

Sep.,2006

甲基丙烯酸甲酯Π纳米SiO2粒子分散液的细乳化

3

和细乳液聚合

戚栋明　包永忠　黄志明　翁志学

33

(浙江大学聚合反应工程国家重点实验室　杭州　310027)

摘　要　对包含纳米SiO2粒子的甲基丙烯酸甲酯(MMA).发现在超声细乳化过程中,90%以上的分散于MMA相的纳米SiO2.32(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(MPS)偶联剂处理SiO2粒子,,,经测定几乎全部

SiO2.,得到了分散稳定、界面清

晰的包裹有纳米SiO2关键词　甲基丙烯酸甲酯,2三甲氧基甲硅烷基)丙酯,细乳化,细乳液聚合

　　的重要方法

[1,限公司提供,固含量20%;硅烷偶联剂甲基丙烯

酸32(三甲氧基甲硅烷基)丙酯(MPS),AcrosOrganics公司产品;引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)

合,较难实现聚合物对无机纳米粒子的有效包覆,当无机粒子比重大、粒径小的时候,易出现复合乳胶粒子的凝聚现象.细乳液聚合中,无机纳米粒子稳定分散在单体的亚微液滴中进行聚合,得到的聚合物Π无机纳米复合粒子包覆完全、粒子结构可控性强,因而被认为是制备聚合物Π无机纳米复合粒子的最有效方法之一

[2,3]

[2]

由上海试剂四厂提供;阴离子型乳化剂十二烷基

硫酸钠(SDS)和助乳化剂十六烷(HD)均为分析纯.

11

2　SiO2粒子的表面改性和细乳化聚合

在纳米SiO2粒子的MMA分散液中加入定量的硅烷偶联剂MPS,氮气气氛中,于40℃下磁力搅拌24h,再依次加入定量的引发剂AIBN、助乳化剂HD、乳化剂SDS的水溶液.高速搅拌后,在冰水冷却下超声细乳化3次(JY922Ⅱ超声波细胞粉碎机,上海新芝生物技术研究所和宁波新芝科器研究所制造,超声10s,间歇5s,功率400W),得到细乳化液.

在N2保护的三颈瓶中,加入细乳化液,升温到60℃,搅拌下细乳液聚合5h,得到聚合产物.113　表征

.Erdem等

[4～6]

以琥

珀酰亚胺为端基的聚丁烯为分散稳定剂,将亲水性TiO2稳定分散在苯乙烯中,通过加入乳化剂和助乳化剂,并经超声分散得到了分散稳定、包裹有纳米TiO2的亚微液滴,再进一步通过细乳液聚合得到了包裹有纳米TiO2的复合粒子.Bechthold等先用硬脂酸表面处理CaCO3粒子,再分散到苯乙烯和十六烷中进行细乳液聚合,得到了CaCO3包裹完全的聚合物复合粒子.Hoffmann用

[8]

[7]

油酸处理磁流体,通过细乳液聚合,得到了包裹磁

流体(占20%)的聚苯乙烯复合粒子.

本文采用SiO2粒子的甲基丙烯酸甲酯(MMA)分散液为原料,经过适当改性,细乳液聚

将超声得到的细乳化液在12000rΠmin下高速离心120min,提取下层水相物质,在600℃干燥2h后称量得到分散在水相中的纳米SiO2粒子质

合得到了包覆性好的PMMAΠ纳米SiO2复合粒子.

量,根据质量守恒,计算得到分散在亚微液滴中纳米SiO2粒子的质量,定义亚微液滴中纳米SiO2粒子的质量与所加SiO2的质量百分比为粒子包覆率(encapsulationefficiency).

采用重量法计算MMA的转化率和复合物中

1　实验部分

111　实验原料

纳米SiO2的MMA分散液由上虞宇达化工有

32005204204收稿,2005205208修稿;浙江省重大科技攻关项目(项目号011101619)资助;33通讯联系人,E-mail:wengzx@http://

774

6期戚栋明等:甲基丙烯酸甲酯Π纳米SiO2粒子分散液的细乳化和细乳液聚合775

纳米SiO2ΠPMMA质量比;采用马尔文电位粒径仪(Zetasizer3000HS)测定纳米SiO2粒子的粒径及其

层、无沉淀,分散稳定性好.图1(a)为其透射电镜图.由图可见,分散液中纳米SiO2粒子基本呈球形,粒子团聚程度小,说明其在MMA中分散稳定.采用马尔文粒径仪,测得分散液中纳米SiO2粒子的平均粒径为15nm.

要制备稳定分散、包裹有无机粒子的复合粒

子,除了要求亚微液滴能稳定分散在连续相外,还.图1(b)为未经MPSMA分散液的,经细乳化,2()从单体,说明未经处理的2.白色部分反映了MMA细乳液粒子的情形,其中不含纳米SiO2粒

分布;采用日本电子Jeol产JSM21230EXT20透射电镜观察纳米SiO2粒子、细乳化液滴和复合粒子形貌.

采用岛津DZ60型红外光谱仪表征改性前后SiO2粒子的组成.采用Perkin2Elmer公司产Pyris

热失重仪测定改性纳米SiO2、复合粒子和PMMA热失重特性,氮气气氛,升温速度20KΠmin,温度范围100～700℃,根据热失重数据,计算复合粒子中纳米SiO2ΠPMMA质量比.将最终聚合产物在112×10rΠmin下高速离心120min,4

散液和下层沉降物,在70℃干燥5h后,方法,据,计算SiO2.

子.图1(c)为经

MPS

处理纳米

SiO2的MMA分散液的超声细乳化液TEM图.由图可见,粒子界面清晰,粒子间没有纳米SiO2粒子存在,说明SiO2粒子已包含在单体亚微液滴中.

2　211　MMAΠ纳米SiO2粒子分散液的细乳化

纳米SiO2的MMA分散液,长时间放置不分

Fig.1　TEMmicrographsofnano2silicaparticlesinMMAdispersion(a),unmodifiedsilicaparticlesΠMMAdroplets(b)andmodifiedsilicaparticlesΠMMAdroplets(c)

　　分别将未经MPS处理和经MPS处理的纳米SiO2的MMA分散液的超声细乳化液,在磁力搅拌器中高速剪切60min,再在112×10rΠmin速度下离心120min,观察发现,未经MPS处理过的纳米SiO2的MMA分散液,经离心后分3层,最上层为透明的油层,中间是透明水层,最下层为絮状的沉降层.分别取3层物质,经干燥后,在600℃马弗炉下烘烤60min以除去水和有机物测得SiO2在油相、水相和沉降层的质量与所加SiO2粒子的 …… 此处隐藏：5312字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……