丁苯胶乳的合成研究.doc

Vol.182005年9月功能高分子学报JournalofFunctionalPolymersNo.3Sep.2005科研简报丁苯胶乳的合成研究林润雄宁利红王春璐橡塑材料与工程教育部重点实验室青岛科技大学山东青岛266042摘要:以丁二烯和苯乙烯为单体、十二烷基硫醇为乳化剂通过一步法合成了大粒径丁苯胶乳SBR。结果表明:乳化剂浓度、电解质浓度、固含量及单体加入方式是控制丁苯胶乳粒径大小的关键因素。通过适时补加乳化剂选取适宜的电解质浓度、固含量及采用种子半连续加料方式有利于控制SBR粒径大小及分布。关键词:乳液聚合丁苯胶乳粒径中图分类号:O63文献标识码:A文章编号:1008-9357200503-0514-03大粒径丁苯胶粒径在300nm左右是制备性能优良的丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯三元接枝共聚物MBS关键技术之一。大粒径丁苯胶乳接枝苯乙烯St和甲基丙烯酸甲酯MMA可提高聚氯乙烯PVC与MBS共混物的冲击强度1。本文考察了影响丁苯胶乳的各种工艺因素并研究了丁苯胶乳粒径增长的一般规律。1实验部分1.1主要原料丁二烯BD:工业级齐鲁石化公司橡胶厂苯乙烯、二乙烯基苯:化学纯淄博市临淄天德精细化工研究所苯乙烯使用前用w0.05的NaOH溶液洗涤至中性过硫酸钾:分析纯天津化工试剂厂油酸钾:化学纯上海爱建试剂厂十二烷基硫醇:化学纯上海盈元化工有限公司KCl:化学纯天津化学试剂厂KOH:化学纯北京化学试剂厂。1.2试样制备基本配方质量份下同:丁二烯:85苯乙烯:15二乙烯基苯:2.5油酸钾:3.5十二烷基硫醇:0.3KCl:0.8去离子水:80过硫酸钾:0.2。聚合:在1L不锈钢聚合釜内按配方加入去离子水乳化剂电解质引发剂用氮气置换3次在加入单体预乳化30min之后开始升温至65℃至单体转化率大于97时终止反应。1.3粒径及其分布测试用MALVERN公司的ZETASIZER3000HSA激光粒子分析仪测试2结果与讨论2.1乳化剂对胶粒的影响通过乳化剂用量对胶乳粒径、反应速率、乳液稳定性的影响及乳化剂加入方式对胶乳粒径影响的研究表明乳化剂用量高反应速率快转化率增大但反应速率过快又不利于胶乳粒径的增大。一步法合收稿日期:2004-12-07基金项目:中油公司科研基金项目2000504第一作者简介:林润雄1965-男陕西扶风人博士后教授.主要研究方向:橡胶合成与橡塑加工助剂开发。E-mail:jllrxso-hu.com成丁苯胶乳SBR采用了初始反应在乳化剂用量较低的条件下进行然后在聚合反应过程中适时补加乳化剂的方法。若乳化剂用量过高反应粒子数目增多最终粒径会偏小若乳化剂用量过低会使反应的稳定性降低不利于聚合反应的进行。图1显示了随乳化剂用量增大胶乳粒径变小的规律24。Fig.1EffectofemulsifierontheparticlesizeofSBRlatex2.2乳化剂加入方式对胶乳粒径的影响由于乳化剂量较低时不能维持聚合反应正常进行在聚合过程中适时补加乳化剂既可使胶乳粒径在聚合反应过程不断增大又可使反应正常进行。从表1可知分批补加乳化剂量达3.2phr时粒径变小反应加快。低于2.0phr时虽有增大粒径的作用但乳液稳定性下降聚合反应较慢。实验中补加乳化剂量以2.02.8phr为宜。由图1可见在反应初期乳化剂用量较低的条件下通过适时补加乳化剂可调节胶乳粒径大小反应时间为26h。Table1EffectofadditionalemulsifierontheparticlesizeofSBRlatexAdditionalemulsifier/phrparticlesize/nmstabilityConversion/26h1.6300wadding60.21.8280littlewadding76.32.0250good90.12.4210good93.22.8190good96.73.2180good95.62.3引发剂用量对胶乳粒径的影响引发剂用量对胶乳粒径的影响是通过聚合反应速率实现的但其对胶乳粒径大小的影响相对较弱。引发剂用量大反应速率快胶乳粒径变小见图2但引发剂用量过大聚合反应激烈放热集中不利于反应的控制。Fig.2EffectofpotassiumperoxydisulfateontheparticlesizeofSBRlatex.Fig.3EffectoftotalsolidcontentTSContheparticlesizeofSBRlatex2.4固含量对胶乳粒径的影响丁苯胶乳聚合体系的固含量对胶乳粒径有显著的影响。固含量太高聚合速率变小实验表明增加固含量可使胶乳的粒径增大见图3因此固含量可作为调节胶乳粒径大小主要方法之一。2.5电解质对胶乳粒径的影响电解质KCl对SBR体系有三方面作用。一是提高初期聚合反应速率二是增