近年来,国内外科研人员从未停止过对无皂乳液的探索。在制备方面,Muller[6]通过两步制备得到无皂的丁腈胶乳,可用于生产手套、无纺布以及其他包装材料。而李小瑞等[7]用PVA作为保护胶体,采用无皂乳液聚合方法,制备得到了具有高稳定性的乳液,通过测量得到了其增稠能力好,耐电解质性能好的结论。易昌凤[8-9]等人以甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯为主单体,N-羟甲基丙烯酰胺为功能单体研究固含量、单体配比、反应温度、引发剂用量等条件对乳液稳定性和粒径大小的影响,得出苯乙烯/N-羟甲基丙烯酰胺无皂聚合的最佳条件为固含量25%,功能性单体20%,引发剂1.7%,反应温度75℃下乳液稳定性较好。
在应用方面,由于丙烯酸酯类单体中具有碳碳不饱和双键,经聚合反应生成的聚丙烯酸酯乳液,其聚合物主链为碳碳链,有着很高的光、热和化学稳定性,并且可以在交联过程中通过改变反应条件参与许多有机合成。所以目前对于丙烯酸酯类的无皂乳液乳液的应用探究比较多。其中吴建一等[10]采用齐聚物法制备聚丙烯酸酯,制得的无皂乳液用作涂料不仅稳定性高,且乳液涂层的干性、光泽、硬度等综合性能都优于常规含表面活性剂的乳液涂料。在涂饰方面,吕晶[11]等通过比较薄膜的溶胀度、水溶失率等性能探讨了功能单体N-羟甲基丙烯酰胺在乳液中的作用方式,得到了乳液成膜后主要形成了捆绑式的网状结构,乳液涂层在织物上高温处理后,可与纤维上的羟基、氨基反应从而使薄膜的附着更加牢固。刘德峥[12]等人采用超微乳方法得到粒径50nm左右的聚丙烯酸酯乳液,水分蒸发后离散的粒子融结为一体成膜,得到致密光洁的薄膜。
在机理方面,因为无皂乳液的聚合完全不含或者仅仅含有微量的乳化剂,所以它成核的机理与传统乳液的聚合也有所不同,现在被广泛认同的是均相成核机理和齐聚物胶束成核机理这两种。其中均相成核机理主要适用于水溶性较高的单体;而齐聚物胶束成核机理则更适合水溶性小或疏水单体。由于反应机理与单体的水溶性有很大关联,所有单体的粒子成核机理都不可能被任何一种机理完善地概述。
无皂乳液的制备及其衍生的产品不仅避免了乳化剂带来的环境污染而且还可以添加许多功能性基团,因此具有十分广阔的应用前景。现在存在的主要问题是,有关无皂乳液的聚合机理研究较为成熟,但是探讨无皂乳液的固含量和稳定性的研究还不多;因为没有添加乳化剂来稳定乳胶粒子,无皂乳液制备得到的大多是10%~20%低固含量的乳液,目前对高固含无皂乳液的研究并不多,而且获得具有高固含量和高稳定性的乳液困难较大;无皂乳液的大规模生产和推广应用面临瓶颈。本次实验主要探究制备稳定的NMA-BA无皂乳液最适的pH环境、引发剂用量,NMA比例,通过比较无皂乳液制备得到薄膜的交联度,探究无皂乳液在不同温度、单体配比、体系酸碱环境对乳液交联的影响。
2、实验
2.1实验仪器
本实验所用仪器见表1。
表1 实验所用仪器
仪器 厂家 型号
电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司 DHG-9123A型
高速台式离心机 上海安亭科学仪器厂 TGL-16C型
红外光谱仪 美国热电公司 热电-尼高力is5型
实验室数显电动搅拌机