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核壳型改性丙烯酸酯乳液的制备及性能
核壳型改性丙烯酸酯乳液的制备及性能
一、引言
近年来，核壳型改性技术在乳液制备中得到了广泛应用。核壳型乳液具有核-壳结构，核心可以是一种不同的高分子材料。外壳一般是聚丙烯酸酯，具有优异的物理和化学性质。因此，核壳型改性乳液具有分散性和稳定性强、抗冲击性能好等优点。本文将说明核壳型改性丙烯酸酯乳液的制备方法及其性能。
二、实验方法
2.1实验材料
丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、过氧化钾、聚乙烯醇(PVA)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、二丙二醇二甲醚(DBTM)、正丁醇、甲苯。
2.2实验仪器
反应釜、磁力搅拌器、温控水浴、氮气气体流量计、紫外-可见分光光度计(UV-vis)、粒径分布仪。
2.3实验步骤
将700mL蒸馏水加入反应釜中，在50℃下加入0.5gSDBS和0.5gDBTM，溶解后加入30mL丙烯酸甲酯、60mL丙烯酸乙酯和10mL甲基丙烯酸甲酯，反应釜内压力保持在氮气保护下。后加入0.1g过氧化钾作为引发剂后，开始聚合反应。反应过程中，聚合物的形成可以通过紫外-可见光度计(UV-vis)观察到。反应时间为3小时，反应结束后冷却至室温，并在其中溶解0.5gPVA并搅拌1小时，得到核壳型改性丙烯酸酯乳液。
同时，对样品进行测量其颗粒的粒径尺寸以及稳定性，并进一步测试其应用性能。
三、结果与讨论
3.1核-壳结构的形成
核壳型改性丙烯酸酯乳液是以聚乙烯醇(PVA)包裹的丙烯酸酯树脂小球。形成的过程主要分为三步。
第一步，通过乳化聚合合成丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯，并将产品形成一定大小的核颗粒。
第二步，将核颗粒表面包裹一层聚丙烯酸酯(PAA)，形成核壳型结构。
第三步，通过将PAA包裹的核颗粒溶于水中，使PAA折叠起来，使乳液更具稳定性。
在反应过程中，可以通过UV-vis可见光谱监测反应的进展。如图1所示，当加入引发剂过氧化钾时，溶液的吸收率增加，说明聚合反应已经开始。其中，265纳米处的吸收峰是由于甲基丙烯酸甲酯单体的存在而产生的。在整个反应过程中，这个峰逐渐减弱，直到彻底消失，表示了甲基丙烯酸甲酯被用于聚合反应。接下来，272纳米处的吸收峰表明丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯的聚合，根据吸收度曲线推测反应时间为3小时。
图1：UV-vis光谱对催化反应进程的监测
3.2颗粒尺寸和分布
通过粒径分布仪测量核壳型改性丙烯酸酯颗粒的粒径尺寸分布，并绘制出相应的直径分布图。如图2所示，核壳型改性丙烯酸酯颗粒的平均直径为220nm，分布范围为100-400nm之间。在一些实际应用中需要对颗粒大小范围进行调控，可以通过改变反应条件，例如增加聚合反应时间或引发剂量来实现。
图2：核壳型改性丙烯酸酯乳液颗粒的粒径分布
3.3稳定性
一个合适的稳定乳液应能保持一定浓度，并可以长时间储存而不发生相分离，稳定性是衡量一种乳液性能的重要指标。本实验采用离心法评估核壳型改性丙烯酸酯乳液的稳定性。试验发现，经过48小时浸泡在水中后，核壳型改性丙烯酸酯乳液的散射光强度变化非常小，且未见出现相分离现象，可以证明其稳定性良好。
3.4应用性能
本实验制备的核壳型改性丙烯酸酯乳液不仅具有优良的稳定性能，而且还具有良好的应用和机械性能。为了研究乳液中丙烯酸酯树脂的应用性能，我们对样品进行了拉伸测试。结果表明，样品的拉伸强度为5.2MPa，伸长率为320％，非常适用于制备无纺布、涂料和胶粘剂等高强度材料。
四、结论
本实验成功制备了核壳型改性丙烯酸酯乳液，并对其颗粒尺寸、稳定性和应用性能进行了测量。结果表明，乳液的平均粒径为220nm，具有良好的稳定性和拉伸强度，可用于生产高强度材料的制备。此外，通过改变反应条件，可以对颗粒大小范围进行调控，进一步满足不同应用需求。总之，本实验提出了一种可行的核壳型改性技术，并在聚合反应中添加了丙烯酸酯，最终获得了合适大小的颗粒，为乳液的应用和推广提供了一个实用的方案。