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悬浮态乳液聚合是一种兼有传统乳液聚合和悬浮聚合的部分特征,能制备疏松多孔、易加工聚合物的新聚合方法。本文在探索氯乙烯(VC)悬浮态乳液聚合基本工艺的基础上,着重研究了VC悬浮态乳液聚合的成粒机理以及反应动力学。 研究了搅拌条件、分散剂、乳化剂、水油比和聚合温度等因素对PVC树脂颗粒平均粒径及其分布等的影响,发现悬浮态乳液聚合PVC树脂由初级粒子聚集程度不同的颗粒组成,粒径分布相对较宽,随聚合转化率增加,小聚集体的含量减少,平均粒径增大;聚合体系中添加聚乙烯醇(PVA)和纤维素醚类分散剂都使颗粒平均粒径变小,且纤维素醚类分散剂对颗粒平均粒径的影响更为明显;随乳化剂HLB值减小,颗粒平均粒径变大,粒径分布更均一;随体系水油比增大,树脂颗粒平均粒径变小,粒径分布变窄。 应用扫描电镜对不同聚合条件所得PVC树脂颗粒内部及边缘的初级粒子形态进行观察,发现树脂颗粒由基本不熔结、形貌完整的初级粒子组成,初级粒子尺寸分布较为均一;初级粒子在颗粒内部堆积密度小,孔隙率高,而在颗粒表层的堆积密度高,孔隙率低。 添加LW300 PVA分散剂,可以使初级粒子和孔隙分布均匀,树脂吸油率大,并随分散剂浓度增加而增大。采用司班(Span)系列乳化剂时,用Span60所得树脂吸油率最大。水油比增大,所得树脂吸油率增大。 综合颗粒形态、吸油率等随聚合条件的变化,提出VC悬浮态乳液聚合的成粒机理为:PVC分子链在很低转化率时从分散的水相中沉析、聚集而形成乳胶粒子核;由于乳胶粒子核不稳定,进一步凝聚而形成初级粒子,初级粒子通过不断扩散进入水滴的VC的聚合而增长;由于PVC分子链的亲油性、颗粒表层对油相聚合PVC分子链和初级粒子核的吸附作用、颗粒内部初级粒子的离心作用,颗粒表层的初级粒子密度 浙江大学硕士学位论文大,聚集程度高。 在实验基础上初步探讨了VC悬浮态乳液聚合动力学,发现:聚合速率与引发剂过硫酸钾仰匐浓度的1.33次方成正比,与水油比的0.72次方成正比,聚合活化能为174KJ/rn。l。以 KPS为引发剂进行的 VC悬浮态乳液聚合,基本上是在隔离的小水滴内进行的,类似于乳液聚合机理,但齐聚物自由基的相转移可以引发少量的单体相聚人 采用优化的聚合工艺条件,得到转化率大于70%、颗粒仍由基本不熔结的初级粒子组成、吸油率为 19.Zg/100gPVC、表观密度为 0.54g/cm’的 PVC树脂。