摘要:丙烯酸酯微乳液是一种纳米相分散体系,其具有优良的渗透性、亲合性、成膜性,这使其具有极大的应用潜力。本文主要对近年来合成丙烯酸酯微乳液所采用的新方法、新技术、新单体进行了综述,以及丙烯酸酯微乳液在油墨、纸张、纺织品、皮革、建筑等方面的应用进行了简单介绍,并指出了合成高固含量、低乳化剂的用量是其发展方向。

    关键词:微乳液;丙烯酸酯;核/壳;有机硅

    前言

    微乳液最早由Hoar和Schulman提出,它是一种热力学上稳定、光学上透明或半透明的分散体系,其粒径小于100nm,而细乳液粒径为100～400nm,普通乳液粒径一般在几百纳米到上千纳米。把微乳液技术应用于水基高聚物的合成与研究始于20世纪80年代初,但由微乳液聚合得到的纳米聚合物微粒作为一种纳米材料迅速引起人们的巨大关注,这是因为:

    1)人们发现,在受空间尺寸限制下,聚合物分子链结构、凝聚态结构、相态结构及稳定性会发生突变;

    2)与生物同属于软物质类别的合成高分子在智能性、自适应性和可修复性方面具有巨大的潜力。其关键在于对分子到纳米,到微米,再到宏观固体的层层有序结构的精确控制;

    3)一些特殊结构的聚合物如嵌段结构共聚物、超枝化、树枝状聚合物等可通过自组装或层层组装形成各种形态的有序结构,在微电子领域有广泛的应用前景;

    4)纳米聚合物粒子在隐身材料、信息材料、高性能涂层材料、黏合剂、生物医用材料制备中越来越受到重视。并且据报道,平均粒径增大一倍,最低成膜温度升高218℃。粒径越大,其皮膜的致密性与光洁性也越差。而微乳液的粒径小于普通乳液一个数量级,其体积就小三个数量级,这使得微乳液的最低成膜温度降低,有效粒子数大大增加,从而微乳液具有更好的成膜性、渗透性及亲和性。

    丙烯酸酯类单体是微乳液合成中最常见的单体之一,因此丙烯酸酯类纳米高聚物的微乳液聚合研究也是最多和最有成效的。

    1新技术、新方法、新单体提高丙烯酸酯微乳液的固含量

    在早期的丙烯酸酯类单体的微乳液聚合体系中,特别是O/W微乳液体系中,乳化剂的含量较高(大于10%),而单体的含量较低,这就限制了微乳液聚合的实际应用。因此必须寻找新的聚合体系,有效地降低体系中乳化剂用量,提高体系中单体/乳化剂的比率。国内外科技工作者为此做了大量工作。

    Xuxiangling等先通过丙烯酸丁酯的微乳液聚合制得微乳液种子,然后用丙烯酸丁酯单体溶胀,经辐射聚合,最终制得了固含量较高的微乳液。MingW等人采用一种改进的微乳液聚合方法制备出系列高固含量纳米级微胶乳,聚合物含量提高到40%,粒径保持在20～140nm之间,仅用1%～2%的乳化剂,且乳化剂在微球表面的覆盖率低于30%。Santanu等选择结构较特殊的Dowfax2A-1作为微乳液聚合用乳化剂。该乳化剂有两个苯磺酸基团分布于乳化剂的两端作为亲水基团,而两个苯环之间用聚氧乙烯链连接。由于聚氧乙烯链可以自由旋转,两个荷电基团之间的距离可以随体系的变化而自动调节。