高分子报告 题目：矽氧烷乳化聚合 班级：化材三乙 学号：49740108 .docVIP

高分子報告 題目：矽氧烷乳化聚合 班級：化材三乙 學號姓名：梁家維 一、摘要 本專題採用乳化聚合製備聚矽氧烷乳液，並使用不同類型乳化劑及不同類型的起始催化劑去開環聚合環矽氧烷。使用之乳化劑分別為非離子型、陰離子型與陽離子型。使用的起始劑分別為disodium dimethylsilanolate、KOH及十二烷基苯磺酸 (DBSA)/水/乳化劑之比約為5/35/1，能得到較佳分散性的乳液。固含量遠低於直接乳化聚矽氧烷之程序(聚合物/水之比1/4)，但所得乳液粒徑也較聚矽烷直接乳化聚合粒徑值小。在部分配方，乳液粒徑甚至可小到25nm。 在非離子型及離子型混合乳化劑下，其反應速率相較單一離子型或非離子型為快。且實驗配方中，乳化劑濃度較高者，聚合反應速率較快，與非離子型乳化劑中較多的EO(氧乙烯)數反應較快有相似之處。 在以不同類型起始劑反應下，聚矽氧烷不適用於以自由基起始聚合反應，所聚合反應轉化率不高且呈現分層。在以酸、鹼、矽氧烷鹽類起始聚合下，以鹼性起始劑反應速率最快，但矽氧烷鹽類起始反應下所得聚合物能有較大的分子量。 簡介與理論 1、理論 乳化聚合是以大量的水為溶媒，加入乳化劑（介面活性劑），將單體分散在水溶媒中，並藉著水可溶性的引發劑，使油性的單體進行聚合的方法，所生成的高分子聚合物為微細的粒子懸浮在水中的乳化液(emulsion)。 2、簡介 矽氧烷乳液若從矽油乳化來製備，只能作分子量小的。分子量大的矽油因為黏度太大乳化困難而且穩定性不好，所以通常都從環體的乳液開環聚合來製備。 開環反應又可依催化劑之不同，可分為陰離子型聚合反應與陽離子型聚合反應。陰離子聚合反應的催化劑為強鹼、陽離子聚合反應為強酸，一般工業上的設備都是以不鏽鋼為主，強酸會腐蝕不鏽鋼使其壽命減短，因此工業上多採用陰離子催化反應來製備有機矽氧烷。 矽氧烷的環體，是由Me2SiCl2水解得到，還有其他二氯矽烷，在水解時可得到環體，而且R為長的、大的或者極性基團時成環傾向更為強烈。這些環體比較穩定，便於儲存運輸，在陰離子或陽離子引發劑的作用下都可作為雙官能基的單體開環聚合。 實際上，大多數有用的高分子都是從開環聚合得來。因為這方法簡便、成本低。本文中所使用反應單體八甲基環四矽氧烷，它是有機矽工業最主要的原料，通常大量用於生產。其是由22％濃度的恆沸鹽酸水解Me2SiCl2來製備。水解後鹽酸之濃度增加至32％。這樣強的酸容易把鏈型的矽氧鍵打斷，進而提高環體的收率，八甲基環四矽氧烷收率可達70％。進而行乳化聚合反應聚合成聚二甲基矽氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS），由下列圖(一)所示。因為PDMS 中甲基，可以用其他活性官能基取代，使之具有其他性質，有較廣泛應用。 圖(一) 二氯矽烷水解圖及開環聚合PDMS 在一般聚合反應中，即環矽氧烷化合物以酸或鹼當起始劑，適當溫度下即可反應。在酸性的條件下，水解速率比縮合反應速率為快，則會形成低分枝度的聚矽氧烷的架橋，所以常採用DBSA當觸媒開環聚合可得直鏈PDMS。但是在鹼性的條件下，縮合反應速率較快且會形成較密集的聚矽合物。 本實驗採用不同類型起始劑(酸、鹼、矽氧烷鹽類)以乳化聚合反應聚合八甲基環四氧矽烷製備聚矽氧烷乳液，可以製成較小粒徑且安定的聚矽氧烷乳液，結果並比較其產品乳液粒徑、反應速率、分子量、及黏度。 三、實驗方法 1、 本實驗中所用反應單體八甲基環四矽氧烷（D4），是由22％濃度的恆沸鹽酸水解Me2SiCl2 來製備。水解後鹽酸之濃度增加至32％。此強酸容易把鏈型的矽氧鍵打斷，進而提高環體的收率，D4收率可達70％先取單體二氯二甲基矽烷（Dichlorodimethylsilane），加入水中攪拌混合後,先放置一段時間分層(約30 分鐘)，用pH試紙測試水解液是否為中性。 再用分液漏斗分離出油相及水相。分層後放去酸水，油狀物用NaOH溶液中和水解。取中和水解液進行減壓分餾（約抽710mmHg），取85～90℃所餾出之液體。（此與市售之單體FTIR 圖譜比對相同，容後於結果與討論部分提出比較）。、Disodium dimethylsilanolate(or dimethyldimethoxysilane) 　 　 使用三口燒瓶，加入80g 的NaOH 和225g 蒸餾水，加熱至70℃，再加入dimethyldimethoxysilane(Me2Si(ONa)2，分子量136.23 g/mol)120g 後攪拌，最後以蒸餾移走反應所產生的甲醇，再放置烘箱乾燥並磨成粉末。 3、聚合反應 　 　 反應初始將水與乳化劑加入250ml 之四口燒瓶於65℃恆溫槽中，以所需之轉速攪拌30 分鐘，再加入單體，5 分鐘後將起始劑加入，開始計時(此為反應計時起點)。反應過程中多次以注射針筒取樣