[发明专利]一种聚合物中空乳胶粒及其制备方法

摘要

本发明公开了一种聚合物中空乳胶粒及其制备方法，该方法以亲水性可聚合单体和非离子可聚合单体为原料，在水溶液中，在乳化剂的作用下，加入引发剂升温至80℃进行自由基聚合反应，首先制备出强亲水性的核乳胶粒，在核乳胶粒的表面再制备强疏水、弱亲水的中间层而得到核/中间层乳胶粒，在制备核乳胶粒中后期加入交联单体对其进行固定；最后在核/中间层乳胶粒的表面制备强疏水性的壳层，在制壳期间加碱溶胀，即得性能优异的聚合物中空乳胶粒。本发明聚合物中空乳胶粒对光具有极强的折射性，可用于建筑、汽车、造纸、皮革等领域作为增白剂，在化妆品、阻尼材料、生物医药等领域也显现出重要的应用价值。

主权项

一种聚合物中空乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将30～70g去离子水、阴离子乳化剂和非离子乳化剂混合，搅拌，再加入一种由亲水性聚合单体和一种非离子聚合单体组成的混合物A，其中混合物A的重量与去离子水的重量比为1.25:1～2.5:1，阴离子乳化剂和非离子乳化剂的总重量占混合物A重量的1～3%，阴离子乳化剂和非离子乳化剂的重量比为1:1～1:3，亲水性聚合单体占混合物A重量的30～60%，搅拌20～30分钟，即可制得核单体预乳液；将去离子水和阴离子乳化剂混合，搅拌，再加入一种由亲水性聚合单体和一种非离子聚合单体的组成的混合物B，其中混合物B的重量占混合物A重量的5～10%，去离子水的重量与混合物B的重量比为2:1～8:1，阴离子乳化剂的重量占混合物B重量的3～8%，亲水性聚合单体的重量占混合物B重量的1～3%，搅拌20～30分钟，即可制得种子预乳液；将去离子水、阴离子乳化剂和非离子乳化剂混合，搅拌，再加入由一种由亲水性聚合单体和两种非离子聚合单体组成的混合物C，其中混合物C的重量与混合物B的重量比为3:1～12:1，去离子水的重量与混合物C的重量比为1:2.5～1:1.25，阴离子乳化剂和非离子乳化剂的总重量占混合物C重量的1～3%，阴离子乳化剂和非离子乳化剂的重量比为1:1～1:3，亲水性聚合单体占混合物C重量的1～3%，搅拌20～30分钟，即可制得中间层单体预乳液；将去离子水和阴离子乳化剂混合，搅拌，再加入一种非离子聚合单体D，其中非离子聚合单体D与混合物C的重量比为3:1～8:1，去离子水与非离子聚合单体D的重量比为1:2.5～1:1.25，阴离子乳化剂的重量占非离子聚合单体D重量的0.5～1.5%，搅拌20～30分钟，即可制得壳单体预乳液；所述亲水性聚合单体为丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酰氧基丙酸，衣康酸，衣康酸单丁酯，马来酸，丙烯酰氧基丙酸或甲基丙烯酰氧基丙酸；所述非离子聚合单体为甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯，苯乙烯，α‑甲基苯乙烯，叔丁基苯乙烯或醋酸乙烯酯；（2）在反应容器中加入127.5g去离子水后，升温至80℃，再依次加入溶于10g去离子水的过硫酸盐水溶液引发剂和步骤（1）中种子预乳液，其中过硫酸盐重量占步骤（1）中所述混合物A重量的0.3～0.8%，以速率1～2rps搅拌，反应15～30分钟后，即可得到种子乳液；（3）向上述种子乳液中滴加步骤（1）中的核单体预乳液，并以速率2～3rps搅拌，当滴加至上述核单体预乳液总重量的50～80%时，再将交联单体加入到剩余的核单体预乳液中，其中交联单体占步骤（1）中所述混合物A重量的0～5%，得到交联单体和核单体预乳液的混合物，再将该混合物继续滴加到上述种子乳液中，并在1～3h内滴完，升温至85℃，保温1～2h后，将生成物冷却，过滤，即可得到核乳胶粒；（4）取步骤（3）中得到的核乳胶粒30～80g加入1000ml的装有搅拌桨、氮气进口阀、温度计和冷凝回流管的四口烧瓶中，加去离子水稀释到固含量为5～10%，升温至80℃，搅拌速率2～3rps，再加入过硫酸盐水溶液引发剂，其中过硫酸盐重量占步骤（1）中混合物C重量的0.3～0.8%，然后再滴加步骤（1）中的中间层单体预乳液，2～4h滴完，升温至85℃，保温1～2h，将生成物冷却，过滤，即可得到核/中间层乳胶粒；（5）取步骤（4）中得到的核/中间层核乳胶粒30～100g1000ml的装有搅拌桨、氮气进口阀、温度计和冷凝回流管的四口烧瓶中，加去离子水稀释到固含量为5～10%，升温至80℃，搅拌速率3～4rps，再同时滴加溶于60g去离子水的过硫酸盐水溶液引发剂和步骤（1）中的壳单体预乳液，其中过硫酸盐占步骤（1）中所述非离子聚合单体D重量的0.2～0.6%，并且在滴加至壳单体预乳液总重量的30～80%期间加入碱，控制过硫酸盐水溶液引发剂和壳单体预乳液在1～2h滴加结束，升温至85℃，保温1～2h后，将生成物冷却，过滤，即可得所述聚合物中空乳胶粒，其中碱的重量为完全中和步骤（1）中所述混合物A中亲水性聚合单体所需碱的重量的1～3倍。