原位乳液聚合

1. 原位乳液聚合 ———乳液聚合的新发展 演讲人：王豪健 李慎杰 QQ ：42252676 168117125

2. 乳液聚合的发展 • 乳液聚合的新方向 其他新技术 种子乳液聚合 核壳乳液聚合 乳液聚合 无皂乳液聚合 微乳液聚合 分散聚合 反相乳液聚合 超浓乳液聚合

3. 聚合后分离成胶状或粉状固体产品 • 乳液聚合的历史至今已有近90年。应用已经非常广泛主要可以分为3个方面： 乳液涂料和胶粘剂 微粒用作颜料、粒子标样、免疫试剂的载体等

4. 纳米复合材料的发展和乳液聚合 • 纳米高分子复合材料是近年来高分子材料科学中发展十分迅速的新领域，是获取高性能复合材料的重要技术之一。纳米粒子/聚合物复合乳液体系亦是新型乳液体系研究的热点领域。为制备阻燃、耐候、防辐射等各种功能性新型涂料产品奠定理论和应用基础，开辟复合乳液产品的新时代。 纳米复合材 料乳液体系 无机材料：刚性、尺寸稳定性和热稳定性 有机材料：韧性，粘弹性

5. 大家应当记得高物老师说过如下的话（下图）为什么会这样呢？大家应当记得高物老师说过如下的话（下图）为什么会这样呢？ • 无机填料在复合材料中不可能达到完全的均匀。而无机填料和高分子材料的相容性也不好。 • 也就是能解决以上的两个问题就能大大的提高这类复合材料的机械性能。 也就是在这么一个情况下，原位乳液聚合逐渐被大家认可 如果塑钢门窗中加入的无机填料（如碳酸钙）太多，会导致材料太脆，性能大大下降

6. 下面是一组图片的对比 以上两图是纳米二氧化硅在PVC中的分散。 左边的是原位乳液聚合得到的分散效果很好的复合材料。 右边则是一般方法制得的分散得不均匀的复合体系。

7. 原位乳液聚合的过程及基本原理 • 为了方便大家的了解，我以举例的方式通过原位聚合法制纳米TiO2/硅丙复合乳液来说明原位聚合的过程及原理。

8. 原位聚合法制纳米TiO2/硅丙复合乳液 • 该法采用硅烷偶联剂对纳米Ti02进行表面处理，使其亲水性表面改为亲油性，并在其表面接枝上可反应的有机官能团，然后通过原位聚合法与有机硅改性丙烯酸聚合物复合，制得性能稳定的纳米Ti02/硅丙复合乳液。 OR RO Si OR RO

9. 纳米Ti02表面处理在适量溶剂中溶人少量硅烷偶联剂，再加入纳米Ti02，超声振荡2h，过滤，洗涤，干燥，制得表面处理的纳米Ti02。纳米Ti02表面处理在适量溶剂中溶人少量硅烷偶联剂，再加入纳米Ti02，超声振荡2h，过滤，洗涤，干燥，制得表面处理的纳米Ti02。 • 纳米Ti02/硅丙复合乳液制备容器中加水、乳化剂、分散剂，用氨水调节pH值，向其中加入纳米Ti02，超声分散10min。将超声分散液转移到四口烧瓶中，搅拌，加热升温至80℃，滴加丙烯酸酯单体混合液以及乳化剂、引发剂溶液。滴加完毕，保温0.5 h后再滴加有机硅单体混合液，保温1 h，降温，调pH值，过滤，出料。 • 实验过程

10. 纳米Ti02的改性效果 ——R′为含有双键的有机官能团，它能够与丙烯酸酯中的不饱和键发生加成反应，将聚合物接枝到Ti02粒子表面。 纳米Ti02粒子表面为亲水性，并含有许多羟基官能团。表面处理的目的是将亲水性的纳米粒子表面转变为亲油性，使之与油性体系更好地相容，并在粒子的表面接枝可反应的官能团，以使在粒子的表面进行聚合反应。Ti02表面的羟基能够与硅烷偶联剂中的烷氧基发生缩合反应，脱去醇分子。用硅烷偶联剂对Ti02的表面改性示意图见图1。

11. 用硅烷偶联剂分散效果对比图 改性后的纳米Ti02表面为亲油性，未加分散剂的不能与水相容，因而相互团聚减小了与水的接触面，从而降低了两相之间的界面，使混合体系相对稳定；而加入分散剂后，分散剂吸附在纳米粒子表面使之与水能够较好相容，因而能够在水中稳定存在而不发生团聚

12. 纳米TiO2/硅丙复合乳液核壳结构及其形态由于改性后纳米Ti02粒子表面为亲油性，它可以将乳化剂吸附到其表面。遵循相似相容的原理，乳化剂分子中的亲油端伸向纳米Ti02粒子表面，亲水端朝向水相。这种结构使它能够稳定地分散在水中，形成中间包覆无机粒子的"胶束"。当向纳米Ti02水分散液中加入有机单体及引发剂后，有机单体钻进包覆无机粒子的"胶束"内，附着在纳米粒子的油性表面。引发剂经加热分解产生自由基，若自由基进到"胶束"内，它将引发聚合反应。有机单体在纳米粒子表面聚合，形成有机包覆层。这样，就形成了以纳米Ti02为核，有机聚合物为壳的无机/有机复合结构。纳米TiO2/硅丙复合乳液核壳结构及其形态由于改性后纳米Ti02粒子表面为亲油性，它可以将乳化剂吸附到其表面。遵循相似相容的原理，乳化剂分子中的亲油端伸向纳米Ti02粒子表面，亲水端朝向水相。这种结构使它能够稳定地分散在水中，形成中间包覆无机粒子的"胶束"。当向纳米Ti02水分散液中加入有机单体及引发剂后，有机单体钻进包覆无机粒子的"胶束"内，附着在纳米粒子的油性表面。引发剂经加热分解产生自由基，若自由基进到"胶束"内，它将引发聚合反应。有机单体在纳米粒子表面聚合，形成有机包覆层。这样，就形成了以纳米Ti02为核，有机聚合物为壳的无机/有机复合结构。

13. 该方法的基本步骤 • 1.无机纳米粒子的制备 • 2.纳米粒子表面改性 • 3.原位聚合得到复合材料 产品性能 乳液涂膜透明，纳米粒子在其中分散均匀。纳米粒子的存在将改善涂膜的力学性能，还可赋予诸如杀菌、降解有机污染物等特殊功能。

14. 原位聚合的其他应用 • 微乳化纳米碳酸钙原位聚合改性PVC技术 • 传统融、溶液分散共混方法 ：粒子表面能大，自身团聚严重、在高粘度聚合物基体中难以均匀分散，以及无机分散相与有机聚合物基体间的界面结合弱 • 采用微乳化技术制备稳定的纳米碳酸钙分散体系，可以解决原位聚合过程中纳米粉料的团聚问题。生产的PVC树脂的白度有所提高（80以上），制成PVC型材后拉伸强度、断裂伸长率有所提高、低温落锤冲击显著提高。

15. 在纳米SiO2存在的情况下通过PS的乳液聚合可以得到纳米级的PS/SiO2胶囊。该法将高分子包裹在无机粒子周围，将团聚的纳米粒子剥离，改善了无机物与聚合物之间的相容性在纳米SiO2存在的情况下通过PS的乳液聚合可以得到纳米级的PS/SiO2胶囊。该法将高分子包裹在无机粒子周围，将团聚的纳米粒子剥离，改善了无机物与聚合物之间的相容性 • 纳米SiO2存在下苯乙烯原位乳液聚合

16. 有机硅氧烷 /丙烯酸酯共聚水溶胶 同济大学的王国建教授（^_^）采用有机硅与丙烯酸酯共聚制成硅丙乳液，所得乳液用有机胺微粒化，成功制成了硅丙水溶胶。粒径分布均匀，制备的水溶胶清澈透明，稳定性好。将硅丙水溶胶刷涂制成样板，在室温下养护7 天后，最低成膜温度-2º，附着力1级，柔韧性1mm,冲击强度5.5J/cm²， 硬度69%， 光泽82%。

17. THE END • 如果把原文搬来念给大家听很多地方都很难懂我也觉得没意思，所以我对很能多地方进行了解读，个人水平有限，解读会有很多错误，希望大家指出，也请大家多多包涵,最后还请王老师能够评点一下。