分散剂对悬浮聚合法制备PMMA 微球的影响*

2010-10-09张洪艳王海泉

潍坊学院学报 2010年4期

关键词：一定量甲基丙烯酸甲酯分散剂

张洪艳,王海泉

(潍坊学院,山东潍坊 261061)

分散剂对悬浮聚合法制备PMMA 微球的影响*

张洪艳,王海泉

(潍坊学院,山东潍坊 261061)

选用甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,采用悬浮聚合法制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球,研究了不同分散剂对聚合反应的影响,并采用光学显微镜对微球形态进行了表征。结果表明,悬浮聚合体系中,不同的分散剂影响了PMMA微粒的分散。本实验选用的分散剂在分散效果上远远强于聚乙烯醇(PVA)分散剂。

聚甲基苯烯酸甲酯;分散剂;悬浮聚合

聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMM A)是丙烯酸酯类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种高聚物。由于制备方式不同,其所具有的性质也有一定差别。PMMA因为性能优良,用途广泛,已成为国民经济各部门中得到广泛应用的塑料产品之一。

根据不同制备方式以及外观形态,PMMA可分为三类:第一类统称为块状聚合物(商业名称为有机玻璃),采用本体聚合法制成的;第二类统称为粒状聚合物,主要采用悬浮聚合法制成的;第三类是有PMMA的液体产品,包括乳液和溶液两种。目前,多功能、高性能聚合物微球的合成及应用己成为国内外学者致力研究的热点之一。但对于PMMA微球来说,如何在聚合过程中更好的分散,成为悬浮聚合过程亟待解决的问题。

本文就悬浮聚合法制备PMMA微球[1-4],不同分散剂在制备过程中的所起的分散作用进行研究。通过对分散剂的选择,探讨不同分散剂在聚合过程中的优劣,优化工艺,制备所需的PMM A微球。

1 实验部分

1.1 实验材料

甲基丙烯酸甲酯,工业级;去离子水,自制;聚乙烯醇(PVA),工业级;过氧化苯甲酰(BPO),工业级;氢氧化钠,分析纯;2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,工业级;过硫酸钾,化学纯;焦亚硫酸钠,化学纯;亚硝酸钠,分析纯;十二醇,化学纯。

1.2 分散剂的制备

把一定量的NaOH加入到一定量的去离子水中,搅拌直至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),调节体系的p H在7-8之间,然后通入氮气置换掉反应容器中的空气,并加热到50℃。加入一定量的过硫酸钾和焦亚硫酸钠,反应1 h后,加入一定量的去离子水稀释反应产物后得到分散剂。

1.3 悬浮聚合法制备PMMA微球

把一定量的分散剂和去离子水混合后,通入氮气,加热至40℃,搅拌至分散剂完全溶解,然后加入单体混合物(一定量的MMA单体和引发剂),然后把体系的温度升高到76-78℃,反应4 h后,把体系的温度升高到90℃,再反应1 h。然后降至室温,静置一段时间,倒掉上层液体,用水洗涤产物以除去微球表面的分散剂,然后抽滤、干燥,得到PMM A微球。

1.4 PMMA微球的表征

选取不同分散剂制备的PMMA微球,通过光学显微镜观察其粒子形貌。

2 结果与讨论

2.1 悬浮聚合分散剂的选择

悬浮聚合要解决的首要问题是防止粘釜现象的发生。分散剂的使用,可以防止聚合过程中聚合物粒子的粘结,从而使悬浮聚合在技术和应用上取得了重大的进展。

分散剂的主要作用:一是降低表面张力,帮助单体分散成液滴;二是保护、防止粒子粘并。因为聚合进行到一定转化率(如20%-30%),单体变成聚合物/单体溶液粒子,有粘结趋向。分散剂吸附在粒子表面,就起到防粘聚并的作用。

本实验采用两种分散剂,一种是水溶性有机高分子聚乙烯醇(PVA)作为分散剂,一种是自制分散剂。

2.2 不同分散剂的影响

在实验过程中发现,用PVA做分散剂,制备的微球容易粘连,并且表面不光滑,有很多小球附着,如图1所示;而用自制的分散剂制备的微球,表面非常光滑,并且PMMA颗粒形成比较均匀,如图2所示。由此可见,本实验用PVA做分散剂不合适,使用自制的分散剂来制备PMMA微球。

图2 自制分散剂制备的PMMA微球

图1 P VA为分散剂制备的PMMA微球

在实验过程中,为了使PMMA液滴稳定,在PMM A单体内加入了一定量的十二醇作为助表面活性剂,以增强油相的疏水性并防止PMMA单体向水相扩散并维持PMMA液滴的稳定性。由于少量的单体和引发剂溶解于水,因此在水相中二次成核,同时发生乳液聚合,导致出现一些细小的颗粒。所以,在水相中加入少量的亚硝酸钠作为阻聚剂来防止二次成核。