熒光探針法研究硅丙核-殼乳液的聚合及其動力學行為.pdf

1、硅丙核/殼乳液，兼具極性相差很大的有機硅和丙烯酸酯聚合物的優(yōu)良性能，因此，具有重要的理論研究和應用價值。但是，由于其體系復雜，且絕大多數(shù)研究聚合反應的方法通常得不到分子水平的信息，因此，一直以來缺少對其有效的基礎研究成果。熒光探針芘 I1/I3峰值可以作為測定微環(huán)境極性的一個重要指示，其 I1/I3值可以反映芘周圍環(huán)境的極性大小從而在分子水平上探討硅丙核/殼乳液的聚合過程及其動力學行為。因此，本文利用熒光探針技術對硅丙核/殼乳液聚合過程

2、及其動力學行為進行了研究，結果表明熒光探針技術研究硅丙核/殼乳液聚合過程及其動力學行為是有效的。本文主要從以下幾個方面進行探討：
　　①采用芘探針，通過對比分析熒光光譜圖中芘的第一振動峰（373nm）與第三振動峰（384nm）熒光強度之比（I1/I3）、拉曼散射強度（Is）和芘激基締合物熒光強度（Ie）的變化規(guī)律，對硅丙核/殼乳液聚合過程中體系的微區(qū)環(huán)境及其聚合行為進行了分析探討。研究結果表明：（1）芘的I1/I3值可以有效表征乳

3、液的聚合行為及其微環(huán)境變化；（2）熒光光譜圖中拉曼散射強度可以定性的反映聚合過程中乳膠粒的粒徑變化；（3）芘激基締合物的出現(xiàn)及其熒光強度的變化，能夠顯示乳膠粒的核殼結構及其互穿網(wǎng)絡結構的相關信息。同時，通過產物的粒徑和透射電鏡的分析表征結果，證明了上述結論的有效性。
　　②首次探討了熒光探針技術在研究硅丙核/殼乳液聚合動力學行為中的應用，證明了用熒光探針技術表征硅丙核/殼乳液聚合速率的可行性。研究結果表明：在殼聚合階段，芘I1/I

4、3值下降斜率的絕對值|K|∝平均聚合速率R，所以|K|和R之間是呈正相關性的，通過計算|K|就可以半定量的表征平均聚合速率R的大小。并據(jù)此判斷出殼聚合反應速率隨復配乳化劑中陰離子乳化劑用量的增加而增加，在mAS:mOP=3:1時達到最大；隨乳化劑用量的增加而增加，在乳化劑與單體的質量比為7％時達到最大；隨引發(fā)劑用量的增加呈先增長后達到平衡的趨勢，當引發(fā)劑用量為0.9%時，聚合反應速率達到平衡值；隨pH值的增長呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢，在p

5、H=1時達到最大。
　?、酆司酆想A段，由于實驗過程中發(fā)現(xiàn)核聚合階段轉化率較低，且由于核聚合階段時間短采樣點少，雖然芘I1/I3值的變化有規(guī)律，但難以做到半定量，所以對核聚合階段只能進行定性的探討，研究發(fā)現(xiàn)：芘I1/I3值在核聚合階段隨聚合反應的進行而呈現(xiàn)上升的趨勢。
　?、艽_定了當乳化劑配比為mAS:mOP=2:1，乳化劑用量為5%，引發(fā)劑用量為0.7%，且核聚合階段pH=1、殼聚合階段pH=3時，所得的產品具有優(yōu)良的綜合性