索开发
第41卷第8期 2011年8月
涂料工业
PAINT&COATINGSINDUSTRY
荧光探针法优化丙烯酸酯乳液聚合工艺
Vol.41No.8 Aug.2011
马利，贾春悦，甘孟瑜，部少娜，谷静莲，李志春，刘兴敏（重庆大学化学化工学院，重庆400030）摘要：采用能荧光探针，通过对比分析芪第一振动峰（1，373nm处）和第三振动峰（1，，384m处）的荧光强度之比（I,/1,）在不同乳化剂配比[m（AS)：m（OP)、乳化剂用量、引发剂用量及pH条件下的变化规律，利用其斜率的绝对值IK1表征了聚合反应速率，并结合单体转化率，对丙烯酸酯乳液聚合工艺进行了优化。研究结果显示：当乳化剂配比、乳化剂用量、引发剂用量及p分别为2:1（质量比）、5%（占单体总质量的质量分数，下同）、0.7%及pH=3时，得到的乳液具有优良的综合性能，表明荧光探针技术可用于优化丙烯酸酯乳液的聚合工艺。
关键调：荧光探针技术；丙烯酸酯乳液；聚合工艺
文章编号：0253-4312（2011)08-0004-05
中图分类号：TQ630.4
文献标识码：A
Application of Fluorescence Probe Technique in the
Optimization of PolymerizationReaction of Acrylic Emulsion Ma Li, Jia Chunyue, Gan Mengyu, Hao Shaona, Gu Jinglian, Li Zhichun,Liu Xingmin(College of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing Uniersity, Chongqing 400030, China)
Abstract:Relationships between the ratio of composite emulsifiers, amounts of composite emulsifiers, a-mounts of initiator(KPS), pH values and the intensity ratio of the first ts. the third peak (I,/l,) in the flu-orescence spectrum of pyrene were discussed during the emulsion polymerization process. The optimization of polymerization reaction of acrylic emulsion were completed effectively by analyzing the absolute value of the slope of I,/l,( IK1) and the conversion, The experimental results revealed that a good performance emulsion was obtained while m(AS):m(OP) =2: 1,the mass ratio of composite emulsifier us. monomer was 5%,the mass ratio of initiator ts. monomer was 0. 7%, and pH =3 respectively. Therefore, the pyrenyl probes can be effectively used to optimize the polymerization process of acrylic emulsion.
Key Words:fluorescence probe technique; acrylate emulsion; polymerization process
近年来，乳液型涂料发展迅速，种类也层出不穷，其中丙烯酸酯类水性涂料性能优良、价格低康、合咸工艺筒单、乳液稳定、涂层耐光、耐老化、应用广泛且符合环保要求，成为水性涂料中应用较多的品种，例如（甲基）丙烯酸酯类水性涂料、酯酸乙烯酯/（甲基）丙烯酸酯类水性涂料和苯乙烯/（甲基）丙烯酸酯类水性涂料(]。
目前，由于传统的优化聚合工艺方法难以有效检测聚合过程中体系环境变化，得不到分子水平信息，因此，本研究将采用荧光探针技术来全程监测丙烯酸酯乳液聚合过程，为从分子水平上优化丙烯酸酯乳液聚合工艺提供更多的信息。
荧光探针技术是一种利用探针化合物的光物理和光化学特征，在分子水平上研究某些体系的物理、化学过程和检测某种特殊环境材料的结构及物理性质的方法。荧光探针技术在高分子科学领域的研究中应用广泛，它不仅可用于表征高分子的结构特征，面且还可对高分子体系的动态过程进行监测，
如聚合过程、固化、交联与凝胶化过程等[2-3]。而范作为荧光探针的一种，由于其单线态寿命长，单体态发射光谱精细结构对微环境极性敏感，其第一振动峰的荧光强度（1，）与第三振动峰的荧光强度（J）之比（I,/,），可以作为测定环境极性的一个重要指标（4-5)，即芪所处微环境的极性越大其1,/，值越大，因而可以用于监测聚合反应过程。李新松等[采用范探针研究了苯乙烯的聚合反应过程，证明了采用芪探针监测苯乙烯聚合过程的有效性。RudschuckS等(7]用能探针研究了苯乙烯无皂非均相聚合反应中乳胶粒的形成原因和增长过程，并获得了乳液聚合的升温期、乳胶形成、微粒增长和聚合过程最后阶段（凝胶点）的相关信息。另外，本研究的前期工作已证实了荧光操针技术用于研究硅丙核壳乳液聚合反应进程的可行性。然而，目前为止，利用荧光探针技术来优化丙烯酸酯乳液聚合工艺则鲜见报道。因此，本研究将初步探讨利用芪探针优化丙烯酸酯乳液聚合工艺的有效性。
作者简介，马利（1958一），男，博，教投，博士生导师，主要从事功能高分于材料研究。