種子聚合（種子聚合）

正文

種子乳液聚合法因具有乳液穩(wěn)定性更好、粒徑分布窄、易控制等優(yōu)點(diǎn)，在乳膠粒子設(shè)計(jì)及制備各種功能性膠乳方面具有重要作用，是制備高固含量乳液及具有核殼結(jié)構(gòu)乳液的最常見最簡便的方法。

種子乳液聚合法是核殼型乳液的典型制備方法，形成的高聚物一般是均聚物或共聚物，所以制備方法和通常的乳液聚合工藝基本相同。根據(jù)殼層單體的加入方式，可以分為間歇法、溶脹法、半連續(xù)法、連續(xù)法。間歇法是按配方一次性將種子乳液、水、引發(fā)劑、乳化劑、殼層單體加入到反應(yīng)器中，升溫至反應(yīng)溫度進(jìn)行聚合。溶脹法是將殼層單體加入到種子乳液中，在一定溫度下溶脹一段時(shí)間，然后再升溫至反應(yīng)溫度后加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合。

種子乳液聚合過程中易產(chǎn)生新膠粒，不利于乳液的穩(wěn)定及最后的性能。為了避免新膠粒的產(chǎn)生，可以采用如下三種方法:

(1) 進(jìn)行膠粒增長反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)格控制反應(yīng)體系的加料速度，維持聚合體系的單體轉(zhuǎn)化率始終處于較高水平，使聚合體系處于“饑餓”狀態(tài);

(2) 在合成時(shí)盡量少用乳化劑，第一步的膠粒增長反應(yīng)過程中可采用無皂乳液聚合;

(3) 采用加入油溶性引發(fā)劑的方法予以避免。

種子乳液的特點(diǎn)

與現(xiàn)在的聚合工藝相比 , 外加種子法生產(chǎn)的乳液具有以下特點(diǎn)。

1 　穩(wěn)定性更好

乳液的穩(wěn)定性主要取決于乳膠粒表面吸附的表面活性劑和親水基團(tuán)。由于細(xì)粒子的比表面積大 , 吸附的表面活性劑要高于大粒子 , 因此 , 如果乳液的粒徑分布寬 , 當(dāng)乳化劑量一定時(shí) , 大粒徑乳液往往由于吸附的表面活性劑少 , 再加上質(zhì)量大 , 很容易失穩(wěn)。事實(shí)上 , 在不增加乳化劑用量下 , 用種子法生產(chǎn)的乳液的機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性明顯好于其他方法, 這對(duì)乳液的使用很有用。

2 　粒徑分布窄

乳液的粒徑分布窄 , 有利于改善聚合物乳液的成膜性。乳液的成膜主要靠毛細(xì)管力 , 乳液一開始成膜就失去流動(dòng)性 , 由于細(xì)乳液的毛細(xì)管力大 , 就容易成膜 , 這樣粒徑分布寬的乳液由于成膜時(shí)間的差異 , 造成流平性和其他性能的下降。另外 , 乳液粒徑和粒徑分布的變化影響乳液的黏度 , 故用種子法可以人為控制乳液的流變性。在生產(chǎn)乳膠漆時(shí)大量使用締合型增稠劑 , 其增稠效果與乳液的粒徑和分布又有密切關(guān)系。因此 , 乳液的流變性進(jìn)一步影響乳膠漆的流變性 , 表現(xiàn)為貯存穩(wěn)定性、開罐效果、施工性能、流平性等均受影響。

3. 3 　粒徑易控

乳液的粒徑也是乳液的重要指標(biāo)。較小的乳膠粒子 (0 .2 μ m) 在乳膠涂料中比大的粒子容易運(yùn)動(dòng)得多 , 而且當(dāng)較小的乳膠粒子在顏料粒子之間固著時(shí) , 粒子對(duì)粒子可靠得更緊。由于更接近于連續(xù)介質(zhì) ( 溶劑型涂料 ) , 它們相應(yīng)地具有更強(qiáng)的能力滲透至顏料粒子的間隙 , 這樣粘接力和臨界顏料體積濃度 (CPVC) 均提高了。但對(duì)于建筑乳液 , 粒徑在 0 .1 ～ 0.2 μ m 已算細(xì)了 , 因?yàn)槿橐涸郊?xì) , 所需乳化劑就多 , 配成的乳膠漆流平性差 , 施工時(shí)曳力也大; 另外 , 過細(xì)的乳液 ( < 0. 1 1 μ m) 往往有強(qiáng)滲透性 , 導(dǎo)致涂膜中的乳膠下降。強(qiáng)滲透性對(duì)于附著于粉化或銹蝕表面的涂料是必要的 , 但對(duì)于施工底漆或中間涂層上的有光漆或磁漆 , 若要求表現(xiàn)均勻一致的光澤時(shí) , 則需要弱滲透性 ; 為了保證施工后平光漆的色澤一致性也需要良好的不滲透性。采用外加種子法 , 只要控制加入的種子量 , 就能任意調(diào)節(jié)粒徑大小。

種子乳液用量通常只有乳液成品的 1% , 因此本質(zhì)上對(duì)乳液膜的性能不產(chǎn)生影響 , 這有別于目前流行的核殼乳液聚合中核對(duì)乳液膜性能的影響。換句話說 , 外加種子法對(duì)苯丙、純丙、硅丙、丁苯等乳液聚合均適用。