本发明专利技术涉及一种表面磺化的纳米级单分散P(MMA-BA-St)聚合物胶乳颗粒及其制备方法。以对苯乙烯磺酸钠或甲基丙烯酸辛基磺酸钠作为反应性乳化剂，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯为单体，采用细乳液法制备了表面带有磺化的单分散P(MMA-BA-St)聚合物纳米胶乳颗粒，通过调节软硬单体的比例及引发剂用量可以控制聚合物乳胶粒的玻璃化转变温度及聚合物链分子量。制备的纳米胶乳颗粒玻璃化转变温度及分子链分子量可调节，可作为生产激光打印机用化学墨粉的凝聚树脂颗粒。制备的乳胶粒组成、大小、形貌、表面磺酸基电荷密度进行了表征。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种表面磺化单分散P(MMA-BA-St)聚合物納米胶乳颗粒及制备方法，制备的表面磺化的乳胶粒子具有粒径小且单分散、表面磺酸化、玻璃化转变温度及分子链分子量可调节等特点。制备的树脂颗粒可作为生产激光打印机用化学墨粉的凝聚树脂颗粒。
技术介绍
激光打复印机用墨粉作为打复印办公市场的主要耗材，市场需求十分旺盛。激光打复印机主要基于磁光电原理，所配套使用的墨粉主要分为单组份磁性墨粉和双组分非磁性墨粉，双组份墨粉由于起转运作用的磁载体介质与起显色定影作用的色调剂分开，磁载体介质可以循环再利用而成为激光打复印墨粉应用领域的主流产品，双组份墨粉用碳粉为打复印市场需求最大的耗材品种。 双组份墨粉用碳粉根据生产エ艺的不同可分为物理碳粉及化学碳粉。基于悬浮聚合及乳液凝聚法生产的新一代化学碳粉相比于传统熔融粉碎法生产的物理碳粉具有粒径更小更均匀打印精细度高，表面形貌光滑流动性好，生产过程更环保，废粉率更低等优点，因而受到广泛关注。目前化学碳粉的主要生产技术包括以佳能公司为代表的悬浮聚合法及以富士施乐与柯尼卡美能达公司为代表的乳液凝聚法。乳液凝聚法制备的化学碳粉形貌呈现为呈椭球状或类土豆状，有效的解决了悬浮法制备的碳粉形貌太圆而导致残留在感光鼓上的碳粉的回收与清洁非常困难的问题，同时エ艺易于调节方便制备系列化产品，该技术尤其适合于我国以通用墨粉为主的墨粉产业格局的升级换代。乳液凝聚法制备的化学碳粉的エ艺主要包括将质量分数为90% 95%的树脂(聚酯树脂、苯こ烯/丙烯酸酯树脂等)，约5%的着色剂，1% 3%的荷电剂和一些技术添加剂(如石蜡等)分散混合均匀，然后通过反向电荷或者离子絮凝作用，使上述颗粒的混合体聚集成所需尺寸的小团，最后调节体系的温度到树脂玻璃化转变温度之上使上述团聚体中的树脂融和形成最终产品。树脂是构成色调剂的主要成分，所占比例最大，作为ー种“黏结剂”而存在的，保证着色剂在打印物表面牢固的附着。树脂的研究对于墨粉性能和质量的提高以及生产エ艺的改进起着至关重要的作用，具体来说对色调剂用树脂的要求包括玻璃化转变温度在50 80°C之间，软化点在100 145°C之间，熔融指数在I 10g/ml之间，其中熔融指数的要求与分子量大小及分布有关，一般要求树脂的分子量在10000 500000之间分布要尽量宽。美国专利US 5，945，245、US 6，120，967及US 2008/0113291 Al介绍了ー种用于乳液凝聚制备彩色碳粉的磺化聚酯树脂，该树脂由间苯ニ甲酸ニ甲酯-5-磺酸钠与线性ニ元醇或线性在η-异丙基氢氧化铝催化作用下缩聚而成。该树脂经干燥后在100°C的水中重新分散成尺寸为50 150nm的聚合物乳胶粒与顔料分散液及蜡分散液均质分散后，由于合成的树脂分子骨架中本身带有大量亲水性磺酸基，经分散后其表面带有带负电的磺酸根基团，カロ入多价离子聚集剂后，通过粒子交联作用将相邻乳胶粒拉近产生聚集，然后升温至聚酯乳胶粒玻璃化转变温度之上使聚集体融合，最后降温冷却干燥形成尺寸为5 Sum的碳粉颗粒。此方法相比于基于阴离子乳化剂分散的乳胶粒分散液与阳离子分散的顔料及蜡分散液的之间基于反向电荷凝聚的方法优点在于避免了乳化剂的大量使用，从而避免了后处理过程中洗去乳化剂带来的环境污染问题。同时使用此方法合成的聚酯分子量相对较大，致使其玻璃化温度较高，同时软化温度还相对较低，可同时满足打复印过程中抗偏移、低温定影、保证粉体基本流动形态等要求。但该树脂与传统的苯こ烯-丙烯酸酯系共聚物树脂相比，在带电荷的抗恶劣环境稳定性方面表现较差，导致对使用环境的要求较为苛刻，同时该树脂的合成过程中涉及150°C以上高温催化脱水反应，加上磺化单体的使用都将增加产品的生产成本。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出ー种表面磺化单分散P(MMA-BA-St) 聚合物納米胶乳颗粒及制备方法，充分利用基于磺化树脂离子絮凝エ艺的环保特性并最大限度避免上述磺化树脂存在的弊端。技术方案ー种表面磺化单分散P (MMA-BA-St)聚合物納米胶乳颗粒，其特征在于原料组份为带有磺酸基的反应性表面活性剂O. I O. 7份、甲基丙烯酸甲酯I份、丙烯酸丁酯I 3份、苯こ烯6 8份，所述的份为质量份数。所述带有磺酸基的反应性表面活性剂为对苯こ烯磺酸钠或甲基丙烯酸辛基磺酸钠。一种制备表面磺化单分散P (MMA-BA-St)聚合物纳米胶乳颗粒的方法，其特征在于步骤如下步骤I :在装有电动搅拌器、冷凝水、温度计的容器中，加入带有磺酸基的反应性表面活性剂及去离子水，在常温下使带有磺酸基的反应性表面活性剂充分溶解，得到水溶液体系；所述去离子水质量份数为90份；步骤2 :将甲基丙烯酸甲酷、丙烯酸丁酷、苯こ烯和助乳化剂混合均匀，然后加入到步骤I制备的水溶液体系中，在30 50°C,400 800rpm/min条件下搅拌预乳化10 30min，然后在超声仪输出功率100%的条件下超声细乳化10 30min ;所述助乳化剂的加入量为质量份数O. 3 O. 7份；步骤3 :将步骤2得到的体系转移至温度为60 80°C的水浴锅，在200 600rpm/min搅拌条件下，以5 IOmin内向体系中逐滴加入引发剂水溶液,继续反应2 4h ;所述引发剂的加入量为质量份数O. 3 O. 7份；步骤4:反应结束后使用滤布除去乳液中极少量结渣，冷冻干燥即得到表面磺化的单分散P (MMA-BA-St)聚合物納米胶乳颗粒。所述助乳化剂为十六烷或十六醇。所述引发剂为过硫酸钾或者过硫酸铵。所述超声仪使用昆山超声仪器责任有限公司生产的KQ-300DE型超声仪。有益效果本专利技术提出的ー种表面磺化单分散P(MMA-BA-St)聚合物納米胶乳颗粒及制备方法，采用反应性乳化剂存在下苯こ烯、丙烯酸丁酷、甲基丙烯酸甲酯为单体的细乳液聚合制备了表面固定磺酸基的单分散P(MMA-BA-St)聚合物納米胶乳颗粒。此方法与上述美国专利掲示的方法相比，反应温度为70°C避免了使用150°C以上高温催化脱水反应，同时是避免了大量高成本离子型単体使用，在节能环保的同时降低了成本。制备的聚合物乳胶粒粒径在IOOnm左右分散均匀无需再分散过程，并且表面保留了用于离子交联的活性磺酸基交联点。此外制备的树脂为传统墨粉用的苯こ烯-丙烯酸系共聚物树脂在带电荷的抗恶劣环境稳定性方面表现优异。通过红外(FTIR)、体积排除色谱(SEC)、动态光散射(DLS)，透射电镜(TEM)、电导率滴定法等测试手段对乳胶粒组成、大小、形貌、表面磺酸基电荷密度进行了表征。有力的证明了制备的乳胶颗粒满足基于离子絮凝法制备墨粉的各项要求。本专利技术提供了一种低成本制备具有离子絮凝能力，高带电荷抗恶劣环境稳定性的单分散乳胶颗粒的方法。该乳胶粒用于基于离子絮凝的乳液凝聚法制备碳粉，可以简化生产エ艺，減少环境污染，降低预期成本。本专利技术相比传统离子絮凝法生产碳粉用磺化树脂的优点在于 I、制备方法(反应性乳化剂存在下的细乳液法)较传统的含磺酸盐可聚合单体的缩聚反应法更加环保节能，简单易行，利于批量生产，适应现代流水线生产。2、对于所制备的乳胶粒，起离子絮凝作用的磺酸根离子基团仅存在于乳胶粒表面，保证离子絮凝效率的同时最大限度降低了高成本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种表面磺化单分散P(MMA？BA？St)聚合物纳米胶乳颗粒，其特征在于原料组份为：带有磺酸基的反应性表面活性剂0.1～0.7份、甲基丙烯酸甲酯1份、丙烯酸丁酯1～3份、苯乙烯6～8份，所述的份为质量份数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张秋禹，周艳阳，尹德忠，张和鹏，刘亚莉，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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