表面活性剂有强烈的影响在减少水和空气之间的表面张力,以及水之间的界面张力和乙烯基单体等否则水火不相容的。实际商业乳液聚合反应可以顺利进行和快速与许多水不溶性单体是由于表面活性剂的存在。通常,使用表面活性剂浓度远高于其临界胶束浓度(CMC)。在这样的实际浓度,表面活性剂形成胶束,实体的能力使溶解非极性物质像有机单体。
商业乳胶生产的一个关键问题是他们稳定生产期间和之后。如前所述,表面活性剂对整体产生影响乳液的稳定性。因此,选择合适的表面活性剂乳液配方设计时是一个重要的考虑因素。阴离子和非离子是最有效和广泛使用的表面活性剂乳液聚合。而阴离子表面活性剂防止凝固由于静电斥力,非离子表面活性剂由于空间稳定防止凝固。阴离子表面活性剂防止凝固通过静电斥力起源于阴离子电荷吸附在聚合物粒子和它们相关的双层。和非离子表面活性剂,特别是polyethoxylates,防止凝固空间或空间稳定。等特种表面活性剂脂肪醇醚硫酸盐,Disponil®菲斯,将二者结合静电和空间稳定的分子。
也众所周知,表面活性剂的化学结构和数量/ s转换用于乳液聚合有强烈的影响,粒子的大小和分布、粘度、整体乳胶稳定和清洁。表面活性剂也会影响最后的属性,如膜的形成,附着力,湿能力,水阻力和起泡性。而典型的表面活性剂浓度高于临界胶束浓度(CMC),有一些经验法则和指导工作。使用表面活性剂的比例的百分之几十至5%。通常,然而,阴离子表面活性剂的浓度会在0.5%和3%之间基于单体如果作为主要的表面活性剂;在0.5%和2%之间,如果联合使用非离子表面活性剂。非离子表面活性剂很少单独使用,因为它们会给更大的粒子大小,主要是因为他们缺乏。如果需要这样做,他们的浓度通常较高,一般为5%。然而,即使是一小部分的阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂结合使用足以减少颗粒大小。为了达到一个理想的平衡性质,大多数商业乳液聚合物是由阴离子表面活性剂的使用适当的组合粒度控制和静电稳定,和非离子表面活性剂来提高机械、电解液、冻融和热稳定性。9、10
实验
PolymerizationSemi-continuous聚合生产丙烯酸酯乳液用于这项研究。聚合物种子添加2%单体pre-emulsion成立初的反应,其余添加根据预定的计划过程中聚合。采用种子乳液聚合的好处是产生一个窄的粒度分布。单体的缓慢增加也导致一个更统一的共聚物组成。在种子阶段,粒子有核,让它生长,直到单体完全转换。添加剩余的单体、表面活性剂提供了增长的粒子在种子阶段形成的。没有新的粒子将表单中添加剩余的单体和表面活性剂。
在这项研究中使用的配方如表1所示。最初的电荷被加热到80ºC而清除氮下连续机械搅拌(200 - 300 RPM)。氮气层是整个运行维护。在80ºC, 25%的单体乳液添加引发剂溶液和2%。反应堆温度在80ºC举行15分钟允许种子的形成。剩余的单体乳液聚合和引发剂溶液送入反应堆超过3小时。这段时间后,温度增加到85ºC, 30分钟。反应堆被冷却到室温,pH值调整到9。
表面活性剂的浓度保持不变在0.75%按重量是基于单体100%。单体成分,包括按重量51.5%的甲基丙烯酸甲酯,丙烯酸丁酯47.5%,和1.5%的甲基丙烯酸,形成困难,脆弱的聚合物,最后一部电影它的防水质量。丙烯酸丁酯添加软化,使它灵活,耐擦洗。甲基丙烯酸增强稳定性和粘附,以及提供可用酸功能。一个氮气层被用来从反应堆排出氧气,O2阻碍聚合反应。三个不同的阴离子Disponil表面活性剂化学选择了这项研究。烷基硫酸盐(),菲斯系列脂肪醇醚硫酸盐(西班牙)和AES一系列烷基酚醚硫酸盐(猿)。
光散射粒度分析
乳胶粒子的大小确定使用Nicomp亚微米粒度分析仪模型370 (Hiac / Royco仪器)。粒子的平均直径大小和标准偏差百分比,粒径分布的测量,在纳米聚合得到生成的。原子力显微镜粒度分析
一个毫微秒示波器iii A扫描探针显微镜(数字仪器)是用于图像样本。使用了AFM在两者中,接触和利用模式,后者以减少tip-film交互。分析了使用数字仪器软件提供的AFM;要呈现的图像对比度增强处理只有温和。AFM对电影受到各种条件,包括不同的干燥时间和退火后的温度高于相变。AFM图像的几个电影演员钢(粗糙度大约5海里)和云母基板(事实上粗糙度)。德雷克塞尔大学AFM研究。 12
结果
烃链长度的影响-疏水CharacteristicsTable 2介绍了丙烯酸酯乳液的性质由烷基硫酸盐(如表面活性剂)。疏水物的同系物系列选择显示对比对胶束形成的影响,低分子量之间的疏水物如n-octyl (C8),一个非常large-molecular-weight疏水物比如cetyl-oleyl (C16日至18日)。在疏水的同系物系列由CnH(2 n + 1)OSO3Na,而倾向于胶束形成在n = 8,实际上是不存在这样的倾向强的范围从n = 12 n = 18。n = 18以上,疏水基更主要影响分子,变成不溶性和难以处理,表现出更少的surfactant-like属性。表2显示了CMC值和减少烃链长度增加。增加的趋势表明胶束形成效率和单体溶解。
表面活性剂胶束的烃链较短,即相对较少的疏水特性,低单体比那些更大的增溶能力。他们还表现出更少的倾向于形成胶束。的确,表面活性剂的增溶的力量随烃链长度增加。这使溶解能力是反映在显著增加胶束形成效率从n = 12 n = 18。胶束形成效率是较小的结果与一般大小的乳液稳定优越的n值范围的n = 12 n = 18。同样重要的是要指出烃链上所表现出的更高的效率与广泛分布。
乙氧基化水平的影响在西班牙和猿脂肪醇醚硫酸盐系列——亲水特征
最有趣的特性之一脂肪醇醚硫酸盐(西班牙),非极性疏水基的组合,少强阴离子亲水基团,亲水性聚氧乙烯链容易水化。表3显示了乙氧基化链长度的影响(EO水平)丙烯酸聚合物物理性质。西班牙的研究是用表面活性剂轴承相同的疏水的,一个C12-14脂肪醇。唯一不同的是聚氧化乙烯链的分子量范围从2到50摩尔的环氧乙烷。Disponil SLS 2010,一个没有乙氧基化,被用作参考。有趣的是,颗粒大小表现出最低的2 - 4摩尔乙烯氧化水平。环氧乙烷为非离子加合物,乙氧基化的增加导致CMC的增加,胶束形成效率下降,增加表面张力在各自的CMC (ST)。相反已经观察到西班牙系列。中央军委的西班牙减少0 - 4 EO摩尔数,达到最低4 EO摩尔。以上4个EO摩尔,很少或没有变化是观察。观察到的减少在CMC加上相应的CMC的表面张力下降。13、14表3和图2更清楚显示最小粒径在2 - 4摩尔的EO的范围。这意味着大幅减少颗粒大小似乎与CMC的减少相关。
这些结果表明选择合适的乙氧基化的重要性水平来获得理想的聚合物颗粒大小和分布以及理想的物理特性针对特定应用程序的性能。
烷基酚醚硫酸盐系列
表4和图4显示了影响乙氧基化链的长度(EO)分别丙烯酸聚合物物理性质和粒径。猿烷基苯酚轴承表面活性剂被取而代之的是更多的环境可接受的脂肪醇醚硫酸盐如菲斯。猿的研究是用表面活性剂轴承壬基苯酚疏水的。唯一的不同分子量的聚氧化乙烯链从4-28环氧乙烷的摩尔数。类似于西班牙系列,最小粒度是发现,在这种情况下10 EO摩尔数。类似于西班牙系列,最低在胶束形成粒径对应于一个最大效率。在这种情况下,最佳的平衡表面活性剂分子内的疏水性和亲水性属性似乎是10点EO摩尔数。上述推理的快速增加粒度10 EO摩尔与西班牙以前讨论的是一样的。有趣的是注意到粒子大小与AES获得大于同西班牙轴承相似的乙氧基化水平。结果显示更强的EO链长度对粒径的影响比CMC值。
结论
介绍了表面活性剂分子结构对模型丙烯酸聚合物性能的影响。疏水的结构的影响,以及聚氧乙烯链长度的影响,探讨了三种不同的阴离子型表面活性剂化学:烷基硫酸盐(),菲斯系列脂肪醇醚硫酸盐(西班牙)和AES一系列烷基酚醚硫酸盐(猿)。在这项研究中使用的是表面活性剂给最大的和最小的粒子大小。在的研究中,发现表面活性剂碳氢化合物较短链表现出更少的倾向于形成胶束。相比之下,较高的增溶的能力更大的连锁店在C12 C18产生显著增加胶束形成效率和更高的聚合物稳定。在西班牙和猿的研究中,人们发现,乙氧基化水平增加了平均粒径下降,到一个EO水平,表面活性剂的亲水特性变得更加主要导致增加。本文提出了水性研讨会,智能涂层设计的进步,2007年2月,新Oleans,洛杉矶。《会饮篇》是由南密西西比大学的聚合物和高性能材料。188金宝搏bet官网
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