单体聚合法又可细分为悬浮聚合法和乳液聚合法。目前多采用乳液聚合法制备彩色墨粉用复合粒子,制得的复合粒子稳定且粒径小,但目前国内对复合粒子多种组分的成功包覆还很难实现,本课题采用细乳液聚合法和原位乳液聚合法实现苯丙树脂对电荷调节剂(CCA)及颜料的同时包覆,研究复配乳化剂、颜料和CCA的用量以及制备工艺对复合粒子的结构、粒径、形貌的影响,解决乳液聚合法在复合粒子制备中的关键技术问题。
1。2 细乳液聚合法制备复合乳胶粒子
细乳液聚合,1973年,美国Lehigh大学的Ugelstad[1]教授初次提出这一概念。细乳液体系由稳定分散的液滴组成,粒径在50~500nm之间,内部包括单体、引发剂、乳化剂和助乳化剂等,聚合反应在液滴中发生。体系的稳定性由乳化剂和助乳化剂提供,同时利用高速剪切作用使液滴均匀分散进一步保证聚合体系的稳定性。
细乳液聚合有以下四个过程:
1)预乳化:将适量乳化剂和助乳化剂在超声搅拌条件下,溶于去离子水中,进行预乳化;
2)水油混合:超声条件下,向预乳化后的体系内滴加单体混合物组成的油相,搅拌使之分散均匀,进行乳化;
3)细乳化:将混匀后的体系再进行高强度均化分散为50~500nm的单体液滴,称为细乳化;
4)聚合:将细乳化后的体系转移到反应器中,加入水溶性或油溶性引发剂,进行聚合反应[2]。
1。2。1 细乳液聚合的影响因素
(1)乳化工艺
乳化工艺中最重要的是乳化温度,其高低将直接影响乳胶液的稳定性[3]。较低的乳化温度,会使助乳化剂不能全溶,影响乳化效果和乳胶液稳定性;温度偏高时,乳化剂和单体易扩散,从而易从液滴中漏出。因而,在实际操作中应选择适当的乳化温度。
在彩色墨粉用树脂包覆蜡复合乳胶粒子制备过程中,乳化速度过快容易导致蜡粒子的析出[4],乳化速度过低容易使乳化不完全且易使颜料团聚。
(2)均化方式
均化方式影响液滴的分散程度,是影响最终乳胶液产物效果的一个重要因素。目前常用的均质化方法最主要的是超声波振荡法以及微流化床均化法。众多实践表明,在用微型流化器进行均化处理后,细乳液聚合反应所获得的复合乳胶粒子平均直径小、分布较均匀,聚合也很迅速。本课题由于实验条件限制,选用超声波振荡法进行单体和颜料的均化处理。
(3)乳化剂的种类和用量论文网
乳化剂和助乳化剂为细乳液体系提供动力学稳定性[5][6]。傅和青等[7]的研究表明,在一定的范围内,随着助乳化剂的增多和水溶性的降低,细乳液体系的稳定性增强。故目前常采用的助乳化剂,多为憎水性的长链烃(如十六烷)或长链脂肪醇(十六醇)。任成露等[6]的研究发现,采用阴离子型和非离子型乳化剂复配的乳化剂,得到的复合粒子粒径分布范围较窄,平均粒径较小,乳胶液的稳定性也较好。李建[4]等通过细乳液聚合法成功制备出了苯丙树脂稳定包覆颜料、蜡和CCA的多组分复合粒子。研究发现:复配乳化剂最佳配比为SDS:TX-100=1:4,且随着乳化剂用量的增加,复合乳胶粒粒径先增大后减小,在乳化剂用量为单体用量的16%左右粒径达到峰值。
(4)颜料、单体和引发剂的用量
细乳液聚合可采用水溶性或油溶性引发剂引发聚合反应,使用不同引发剂时得到的复合粒子粒径及形貌不同。陈少刚等[9]在制备有色乳胶粒子时发现,与使用油溶性引发剂相比,使用水溶性引发剂时,制备得到的粒子平均粒径要小,且粒子间的粘连现象较多,而使用AIBN时得到的乳胶粒平均粒径大、排列整齐。另一方面,刘杰等[8]用细乳液聚合法制备了包覆荧光颜料溶剂黄43的纳米乳胶粒子,研究发现:随荧光染料用量的增加,乳胶粒粒径基本不变,荧光强度先增大后减小。