分散劑對懸浮聚合法制備PMMA 微球的影響*

張洪艷,王海泉

(濰坊學院,山東 濰坊 261061)

分散劑對懸浮聚合法制備PMMA 微球的影響*

張洪艷,王海泉

(濰坊學院,山東 濰坊 261061)

選用甲基丙烯酸甲酯(MMA)為單體,采用懸浮聚合法制備聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球,研究了不同分散劑對聚合反應的影響,并采用光學顯微鏡對微球形態進行了表征。結果表明,懸浮聚合體系中,不同的分散劑影響了PMMA微粒的分散。本實驗選用的分散劑在分散效果上遠遠強于聚乙烯醇(PVA)分散劑。

聚甲基苯烯酸甲酯;分散劑;懸浮聚合

聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMM A)是丙烯酸酯類中最重要也是最常用的材料之一。它是由甲基丙烯酸甲酯加聚而成的一種高聚物。由于制備方式不同,其所具有的性質也有一定差別。PMMA因為性能優良,用途廣泛,已成為國民經濟各部門中得到廣泛應用的塑料產品之一。

根據不同制備方式以及外觀形態,PMMA可分為三類:第一類統稱為塊狀聚合物(商業名稱為有機玻璃),采用本體聚合法制成的;第二類統稱為粒狀聚合物,主要采用懸浮聚合法制成的;第三類是有PMMA的液體產品,包括乳液和溶液兩種。目前,多功能、高性能聚合物微球的合成及應用己成為國內外學者致力研究的熱點之一。但對于PMMA微球來說,如何在聚合過程中更好的分散,成為懸浮聚合過程亟待解決的問題。

本文就懸浮聚合法制備PMMA微球[1-4],不同分散劑在制備過程中的所起的分散作用進行研究。通過對分散劑的選擇,探討不同分散劑在聚合過程中的優劣,優化工藝,制備所需的PMM A微球。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

甲基丙烯酸甲酯,工業級;去離子水,自制;聚乙烯醇(PVA),工業級;過氧化苯甲酰(BPO),工業級;氫氧化鈉,分析純;2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,工業級;過硫酸鉀,化學純;焦亞硫酸鈉,化學純;亞硝酸鈉,分析純;十二醇,化學純。

1.2 分散劑的制備

把一定量的NaOH加入到一定量的去離子水中,攪拌直至NaOH完全溶解,然后加入一定量的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AM PS),調節體系的p H在7-8之間,然后通入氮氣置換掉反應容器中的空氣,并加熱到50℃。加入一定量的過硫酸鉀和焦亞硫酸鈉,反應1 h后,加入一定量的去離子水稀釋反應產物后得到分散劑。

1.3 懸浮聚合法制備PMMA微球

把一定量的分散劑和去離子水混合后,通入氮氣,加熱至40℃,攪拌至分散劑完全溶解,然后加入單體混合物(一定量的MMA單體和引發劑),然后把體系的溫度升高到76-78℃,反應4 h后,把體系的溫度升高到90℃,再反應1 h。然后降至室溫,靜置一段時間,倒掉上層液體,用水洗滌產物以除去微球表面的分散劑,然后抽濾、干燥,得到PMM A微球。

1.4 PMMA微球的表征

選取不同分散劑制備的PMMA微球,通過光學顯微鏡觀察其粒子形貌。

2 結果與討論

2.1 懸浮聚合分散劑的選擇

懸浮聚合要解決的首要問題是防止粘釜現象的發生。分散劑的使用,可以防止聚合過程中聚合物粒子的粘結,從而使懸浮聚合在技術和應用上取得了重大的進展。

分散劑的主要作用:一是降低表面張力,幫助單體分散成液滴;二是保護、防止粒子粘并。因為聚合進行到一定轉化率(如20%-30%),單體變成聚合物/單體溶液粒子,有粘結趨向。分散劑吸附在粒子表面,就起到防粘聚并的作用。

本實驗采用兩種分散劑,一種是水溶性有機高分子聚乙烯醇(PVA)作為分散劑,一種是自制分散劑。

2.2 不同分散劑的影響

在實驗過程中發現,用PVA做分散劑,制備的微球容易粘連,并且表面不光滑,有很多小球附著,如圖1所示;而用自制的分散劑制備的微球,表面非常光滑,并且PMMA顆粒形成比較均勻,如圖2所示。由此可見,本實驗用PVA做分散劑不合適,使用自制的分散劑來制備PMMA微球。

圖2 自制分散劑制備的PMMA微球

圖1 P VA為分散劑制備的PMMA微球

在實驗過程中,為了使PMMA液滴穩定,在PMM A單體內加入了一定量的十二醇作為助表面活性劑,以增強油相的疏水性并防止PMMA單體向水相擴散并維持PMMA液滴的穩定性。由于少量的單體和引發劑溶解于水,因此在水相中二次成核,同時發生乳液聚合,導致出現一些細小的顆粒。所以,在水相中加入少量的亞硝酸鈉作為阻聚劑來防止二次成核。

3 結論

研究了懸浮聚合法制備PMMA微球的不同懸浮分散劑的影響,詳細分析了分散劑和反應條件對聚合反應的影響,并最終探索出合適的配方來制備表面光滑、窄尺寸分布的PMMA微球。

[1]潘祖仁.懸浮聚合[M].北京:化學工業出版社,1997.

[2]Trommsdorff E,Schildknecht C E.Polymerization process[M].New York:Wiley,1956.

[3]M unzer M,Trommsdorff E.Polymerization process[M].New Yo rk:W iley,1977.

[4]馬光輝,蘇志國.高分子微球材料[M].北京:化學工業出版社,2005.

(責任編輯:梁足培)

TQ316.3

A

1671-4288(2010)04-0103-02

2010-01-07

張洪艷(1982-),女,山東齊河人,濰坊學院化學化工學院助教,碩士。研究方向:高分子化學。