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河北工业大学硕士学位论文

空心乳液的合成及其性能研究

摘要


空心乳液是一种特殊的核壳乳液,一般是指通过乳液聚合法制备出来的内部具有空腔
的乳液,干燥后形成球状空心结构。空心乳液由于具有中空结构,其外部壳层聚合物与空
腔内的空气对光的折射系数不同,入射光能被有效散射,因而具有良好的遮盖效果和优异
的白度。目前空心乳液多作为替代钛白粉的白色塑料颜料应用于涂料、水性油墨、低定量
涂布纸等领域。除此之外也可用作微胶囊材料和抗紫外线添加剂等。自上世纪八十年代问
世以来,空心乳液良好的应用前景引起了人们的广泛关注。
本文采用半连续滴加法制备了具有空心结构的聚合物乳液。制备过程中,首先以***
丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为共聚单体合成了种子乳液,然后加入***丙烯酸、***丙烯酸
甲酯、丙烯酸丁酯和二乙烯基苯进行共聚合,制备了带羧基的亲水性核。用苯乙烯、丙烯
酸乙酯、丙烯酸丁酯和二乙烯基苯为共聚单体制备了具有疏水性壳层的核壳乳液。最后在
90℃下用碱溶液对其进行溶胀处理,得到了空心乳液。
本文详细研究了反应温度、乳化剂、中和度、单体组成、核壳比等因素对乳液遮盖性
能、粘度及乳胶粒结构的影响。采用透射电子显微镜分析了乳胶粒的形态结构,用动态光
散射和透射电子显微镜表征了乳胶粒直径和内腔直径。结果表明:核壳比、中和度、MAA、
BA 与 St 用量等因素影响空心乳液的结构及性能。随着核壳比从 1/20 提高到 1/8,乳液的
遮盖能力增强,白度提高,当核壳比为 1/8,中和度为 40%时乳液白度达 ,同时当
MAA 在种子单体中用量为 28%,BA 与 St 质量比为 1/10 时,白度达 。
为了研究空心乳液结构和遮盖性能的关系,本文结合 Mie 散射理论通过合理假设和简
化建立了相关物理模型,进行了相应的算式推导和化简,运用 MATLAB 软件进行了编程
和运算模拟。结果表明,空心乳液的内外径的大小与乳液的遮盖性能相关。

关键词:空心乳液,半连续滴加法,核壳乳液聚合,Mie 散射,MATLAB,白度


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空心乳液的合成与性能研究

SYNTHESIS AND PROPERTIES OF
HOLLOW POLYMER EMULSION



ABSTRACT


Hollow is a special core-shell latex emulsion, generally it refers to prepared by emulsion
polymerization with a cavity inside .Because of the hollow latex hollow structure, it has very
different refractive index of light between shell polymer and the air cavity , scattering of
incident light can be effective, which has a good covering effect and excellent whiteness.
Multiple emulsion as an alternative to the current titanium hollow white plastic pigment used in
paint, water-based inks, the field of low-weight coated paper. Moreover micro-capsules are also
used as materials and UV additives. Since its inception in the eighties of last century, a good
prospect of hollow latex aroused extensive attention.
Semi-continuous dropping method was adopted to prepare hollow latex particles with
moderate size and enough rigidity. Methyl methacrylate (MMA), butyl acrylate and methacrylic
acid (MAA) were first copolymerized as seed latexes, and then MMA, MAA