本发明专利技术涉及一种聚合物纳米乳胶的制备方法，包括：将表面活性剂、疏水引发剂和去离子水加入反应容器中，搅拌并氮气保护，然后升温至40-80℃，再在0.5-5小时内加入单体，在加入单体的同时可加入交联剂，加料结束后，继续反应3-6小时，即得聚合物纳米乳胶；其中所述的表面活性剂的用量为单体重量的0.3-2.0%。本发明专利技术的制备方法无需使用特殊的高能分散设备，也无需使用大量价格昂贵的表面活性剂或助表面活性剂，通过简便的一步水相反应，就能制备高浓度的聚合物纳米乳胶，具有简单、高效、环保、成本低廉、容易进行规模化生产的优点；采用本发明专利技术方法制备的聚合物纳米乳胶，其表面活性剂含量低，无需后处理，可以直接应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米乳胶的制备领域，特别涉及。
技术介绍
与传统聚合方法相比，乳液聚合具有反应速率快、单体转化率高、聚合产物分子量高、安全环保等优势，被广泛应用于工业化生产中。乳液聚合制备的聚合物乳胶微球不仅可应用于合成橡胶、合成树脂、纺织工业、造纸工业、皮革工业、涂料、油墨、黏合剂等传统材料领域外，还可应用于生物医药、纳米材料、功能材料等新兴领域。尺寸小于IOOnm的聚合物纳米乳胶，由于其更小的尺寸和更大的比表面积，在新兴领域应用的优势更为突出。传统乳液聚合制备的聚合物乳胶的尺寸通常在100 IOOOnm之间。只有添加大量的表面活性剂，并采用较低的单体浓度，才能制备得到尺寸小于IOOnm的纳米乳胶，同时， 所制备的乳胶的尺寸分布宽。因而，存在效率低，表面活性剂含量高和乳胶粒尺寸分布宽的缺点。新近发展的细乳液聚合技术和微乳液聚合技术，常被用于聚合物纳米乳胶的制备。但前者需要使用特殊的高能分散设备，后者则需要使用大量的表面活性剂和助表面活性剂。在反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微量乳化剂的乳液聚合技术，即无皂乳液聚合，可制备表面洁净的、单分散的聚合物乳胶。但无皂乳液方法合成的聚合物乳胶的尺寸通常为几百纳米，同时还存在固含量低(< IOwt. %)的缺陷。采用无皂乳液聚合合成尺寸小于IOOnm的纳米乳胶，仍然存在很大的难度。包建军等人采用微波辐照无皂乳液聚合方法，在低单体浓度(<3wt%)下，采用过硫酸钾引发剂在丙酮/水(1/3，v/v)介质中合成了数均粒径为45nm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米乳胶，但乳胶的尺寸分布很大 (包建军，张爱民.微波聚合制备单分散、超细聚甲基丙烯酸甲酯微球.功能高分子学报，2003，16(1) :59-63)。王俊恩等人以丙酮/水(1/1)为反应介质，以偶氮二异丁基脒盐酸盐(AMPDH)为引发剂,单体浓度为4. 8wt. %的条件下,通过水热法无阜乳液聚合制备得到了 PMMA纳米乳胶(王俊恩，段应军，吴华强，等.小粒径无皂阳离子PMMA乳胶粒子的制备与表征·功能高分子学报，2005，18(2) :316-320)。Cami ST等也以丙酮体积含量为40-50%的丙酮/水混合物为反应介质，以AMPDH为引发剂，在单体浓度小于6. Owt. % 的条件下，通过无阜乳液聚合制备得到了交联的PMMA纳米乳胶(Camli S T, Buyukserin F，Yavuz M S，Budak G G. Fine-tuning of functional poly(methylmethacrylate) nanoparticle size at the sub-100nm scale using surfactant-free emulsion polymerization. Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects, 2010，366:141 - I)。这些改进的无皂乳液方法仍存在不环保、制备效率低的缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，该方法无需使用特殊的高能分散设备，也无需使用大量价格昂贵的表面活性剂或助表面活性剂，得到的聚合物纳米乳胶，其表面活性剂含量低，无需后处理，可以直接应用。3本专利技术的，包括将表面活性剂、疏水引发剂和去离子水加入反应容器中，搅拌并氮气保护，然后升温至40_80°C，再在O. 5-5小时内加入单体，在加入单体的同时加入交联剂，加料结束后，继续反应3-6小时，即得半透明状至乳白色泛蓝色乳光的聚合物纳米乳胶；其中所述的表面活性剂的用量为单体重量的O. 3-2. 0%。所述的表面活性剂是阴离子型表面活性剂或阳离子型表面活性剂。所述的阴离子型表面活性剂为烷基磺酸盐阴离子型表面活性剂、烷基硫酸盐阴离子型表面活性剂中的一种或二种的混合物；所述的阳离子型表面活性剂为烷基季铵盐阳离子型表面活性剂中一种或二种的混合物。所述的阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠中的一种或二种；所述的阳离子型表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或二种。所述的疏水引发剂为偶氮类疏水引发剂或有机过氧化物类疏水引发剂。所述的偶氮类疏水引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯；所述的有机过氧化物类疏水引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化苯甲酰叔丁酯。所述的疏水引发剂的用量为单体重量的O. 2-1. 3%。所述的单体为丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类单体。所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸异丁酯。所述的甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。所述的在加入单体的同时加入交联剂，所述的交联剂的用量为单体重量的0_5%。所述的交联剂为二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯或N，N’ _亚甲基双丙烯酰胺。所述的加料结束后，反应体系中单体的浓度为100g/L_360g/L，所得到的聚合物纳米乳胶中纳米乳胶颗粒的平均粒径在40_90nm范围内可调，多分散性系数为O. 04-0. 10。本专利技术的制备方法中表面活性剂用量为单体的O. 3-2. 0wt%，聚合得到固含量为 10-35wt%、平均粒径为40-90nm、多分散性系数为O. 04-0. 10的聚合物纳米乳胶。本专利技术对现有无皂乳液聚合技术进行了改进，结合采用微量表面活性剂、疏水引发剂和连续加料的手段，通过一步反应，制备得到了高浓度的聚合物纳米乳胶。本专利技术的方法具有环保、高效、成本低廉、操作简便、易规模化生产，纳米乳胶表面活性剂含量低，粒径均一的优点。本专利技术的原理在现有的无皂乳液聚合技术中，采用水溶性引发剂如过硫酸钾(KPS)作为引发剂， 并采用一次性加入单体的方法。引发剂分解产生的离子碎片吸附在生成的乳胶粒子的表面，使得乳胶粒子得以在水中稳定分散。由于体系中引发剂的用量较低，相应地，体系中离子碎片的浓度也较低，因而，即使在很低的单体浓度下，也难以制备得到粒径小于IOOnm的纳米乳胶。而一次投料导致体系中单体浓度较大，导致乳胶成核后能够快速增长。因而，随着单体浓度的增加，生成的乳胶的尺寸也显著变大。当采用无皂乳液聚合技术时，为制备小粒径的纳米乳胶，或是需要在体系中加入能与水混溶、能溶解单体，但不能溶解聚合物的有机溶剂，增加单体在反应介质中的溶解度，从而使乳胶成核速度增加，生成了更多数目的乳胶粒；与此同时，乳胶粒的增长速度变慢，最终可以得到小粒径的乳胶。采用这种手段后，为得到尺寸小于IOOnm的纳米乳胶，仍需在很低的单体浓度下(<6wt%)进行制备。因而，仍然存在制备效率低的缺陷。为实现纳米乳胶的高效制备，我们对无皂乳液聚合技术进行了如下改进( I)采用了微量的表面活性剂；( 2 )采用了疏水的弓丨发剂；(3)采用连续加料方法。将表面活性剂的浓度控制在反应温度的CMC (临界胶束浓度)以下，使反应体系中不存在表面活性剂形成的胶束，使体系中乳胶粒都按均相成核机理成核。同时，水中微量的表面活性剂可以与疏水引发剂形成能稳定分散于水中的复合物。升温后，该复合物中的疏水引发剂分解产生自由基引发单体聚合。由于复合物中的表面活性剂可以很好地稳定低聚物的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚合物纳米乳胶的制备方法，包括：将表面活性剂、疏水引发剂和去离子水加入反应容器中，搅拌并氮气保护，然后升温至40？80℃，再在0.5？5小时内加入单体，在加入单体的同时加入交联剂，加料结束后，继续反应3？6小时，即得聚合物纳米乳胶；其中所述的表面活性剂的用量为单体重量的0.3？2.0%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张幼维，何雅琴，赵炯心，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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