一种含二氧化硅的复合苯丙乳液的制备方法

摘要

针对传统的无机/有机复合乳液中，无机纳米粒子易于团聚、与聚合物相容性差、聚合物乳液不稳定，聚合过程中容易出现乳胶束的定向凝聚、产生残渣的缺点，提出了一种含二氧化硅的复合苯丙乳液的制备方法。具体为采用原位溶胶凝胶法制得在单体中分散均匀、粒子形态和粒径可控的纳米SiO₂粒子，然后采用复配型乳化剂制得苯丙预乳液制备含SiO₂粒子的种子乳液，最后采用种子乳液聚合方法制备复合苯丙聚合物乳液。采用这种制备方法，可得到二氧化硅填充量高、在乳液中均匀、稳定分散的苯丙乳液。

主权项

一种含二氧化硅的复合苯丙乳液的制备方法，其具体步骤如下：(1)将正硅酸乙酯混合溶液与醇溶液混合后搅拌反应得到二氧化硅/混合单体分散液；醇溶液的体积为正硅酸乙酯混合溶液体积的1.2～50倍；所述正硅酸乙酯混合溶液由混合单体和正硅酸乙酯混合均匀得到，其中，混合单体由苯乙烯、丙烯酸酯和功能性单体组成，其中，丙烯酸酯的质量为苯乙烯质量的0.25～0.4倍，功能性单体的添加量为苯乙烯质量的0.03～0.1倍；混合单体的总量为正硅酸乙酯质量的1.3～30倍；该步骤中混合单体的添加量占混合单体总量的5wt％～20wt％；正硅酸乙酯的加入量占混合单体总量的3.5wt％～76wt％；所述功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、衣康酸单丁酯、衣康酸中的任一种；所述醇溶液为醇和去离子水的混合溶液，并调节溶液的pH到8.0～9.5，其中醇和去离子水的体积比为1:4～50:1；(2)向步骤(1)制得的二氧化硅/混合单体分散液中添加乙烯基硅烷偶联剂，室温下反应0.5～24小时，得到硅烷改性二氧化硅/混合单体分散液；其中乙烯基硅烷偶联剂的添加量为步骤(1)中正硅酸乙酯质量的0.2wt％～10wt％；(3)在氮气保护下，将引发剂/乳化剂混合溶液加入到步骤(2)所得的硅烷改性二氧化硅/混合单体分散液中，在50～80℃下，持续搅拌、反应，制得含二氧化硅的苯丙种子乳液；所述引发剂/乳化剂混合溶液由去离子水、复配型乳化剂和水溶性过硫酸盐引发剂混合而成，其中，复配型乳化剂的加入量为复配型乳化剂总量的50wt％～70wt％，复配型乳化剂总量为混合单体总量的1wt％～10wt％；水溶性过硫酸盐引发剂的加入量为水溶性过硫酸盐引发剂总量的40wt％～80wt％，水溶性过硫酸盐引发剂总量为混合单体总量的0.2wt％～2wt％；所述的复配型乳化剂由阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂按2:1～4:1的质量比复配而成；(4)向步骤(3)制得的含二氧化硅的苯丙种子乳液中缓慢滴加苯丙预乳液和由剩余的水溶性过硫酸盐引发剂与去离子水配制成的引发剂水溶液，苯丙预乳液和引发剂水溶液滴加完毕后在70～85℃下继续反应，制得含二氧化硅的复合苯丙乳液；所述苯丙预乳液按照下述方式得到：向去离子水中加入剩余的复配型乳化剂，在氮气保护下搅拌混合后，滴加剩余的混合单体，搅拌混合均匀，制得苯丙预乳液。