细乳液法制备硅羟基官能化聚苯乙烯乳胶粒子.pdfVIP

细乳液聚合法制备硅羟基表面官能化的聚苯乙烯乳胶粒子 张胜文 周树学 武利民 复旦大学材料科学系，国家教育部先进涂料工程研究中心， 上海 200433 关键词：细乳液聚合 γ- 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 硅羟基 聚苯乙烯 近年来，在胶体化学领域，表面官能化乳胶粒子引起了研究人员的极大兴趣。 所涉及到的官能团主要有羟基、羧基、氨基等。这些官能化乳胶粒子可广泛应用 于涂料、胶粘剂、生物医学、催化以及色谱等领域[1-4] 。最近，法国Bourgeat-lami[5,6] 研究组报道了苯乙烯(ST)与γ- 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS ）半连续乳 液聚合法成功的合成了表面含有硅羟基的聚苯乙烯(PST)乳胶粒子。这种乳胶粒子 的表面特性与胶体二氧化硅相似，可以进一步进行化学反应合成许多新的功能材 料或作为模板合成壳核、中空或其它结构性功能材料。但是，这种方法很难控制 乳胶粒子的粒径和表面硅羟基的含量。本研究将MPS直接分散在St单体液滴中，采 用细乳液共聚合的方式制备了表面硅羟基化的PST乳胶粒子，而且乳胶粒子粒径及 表面硅羟基量可控。 表1为细乳液共聚合的配方。主要 Table 1 MPS/ST miniemulsion 考察了pH值、MPS用量、乳化剂用量 copolymerization recipe Ingredients Amount 等因素对细乳聚合及乳胶粒子特性的 影响。 MPS/ST, 5/95, 10/90, 20/80, 20 wt% 30/70, molar ratios 由于MPS 容易在一定条件下水解 Sodium lauryl sulfate 0.6-3.0a 生成活性硅醇,继而发生交联缩合产生 a Hexadecane 4.0 大量凝聚物使聚合反应失稳。因此pH Deionized water 80 wt% 的控制非常关键。实验发现，在pH ＝ KPS 2.0a NaHCO3 2.0a 4.5 ，体系得到的乳液稳定性很差放置 a Based on the monomer mass 一段时间就变成胶状物；而在pH ＝ 29 6.5，可以得到稳定性很好的乳液。高速离心分离洗涤后的乳胶粒子的 Si固体核磁 0 共振谱如图1。在pH ＝4.5条件下，T 对应的峰消失，说明MPS分子中的烷氧基基团 1 2 0 3 完全水解，并且主要T 、T 结构形式存在。在pH ＝6.5时，T 、T 结构较多，说明 部分MPS分子未发生水解，而发生水解生成的硅羟基又进一步发生了缩合。 0