专利名称：一种高纯共聚物纳米乳液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高纯共聚物纳米乳液及其制备方法，属于高分子物的合成领域。
背景技术：
聚合物纳米乳液的制备方法主要有乳液聚合和微乳液聚合。关于微乳液聚合已有较多的研究(1.Larpent C.，Bernard E.，Richard J.，Vaslin S.，Macromolecules，1997，30354.2.Gan L.M.，Chew C.H.，Lee K.C.，Ng S.C.，Polymer，1993，343064，3.Gan L. M.，LeeK.C.，Chew C.H.，Ng S.C.，Gan L.H.，Macromolecules，1994，276335))。但在通常的微乳液聚合体系中，特别是油/水体系中，乳化剂含量高(＞10％)，而单体含量较低(≤10％)，还需加入助乳化剂，聚合物提纯困难，无法制得高纯度聚合物纳米胶乳。
乳液聚合方法具有许多不可多得的优点，在工业上得以大规模应用。但常规乳液聚合仍使用了较多的乳化剂，化学引发剂也必不可少，所制备的胶乳有以下缺陷，无法制备高纯聚合物纳米胶乳①粒径分布较宽，常常制得微米级粒子，难以达到纳米级；②传统的乳化剂物理吸附在乳胶粒表面使胶粒稳定，当受到高剪切力、离心力、高温、低温时乳化剂容易解吸而脱落，导致聚合过程中产生凝胶和产品质量不稳定；③残留部分乳化剂在乳液中，影响乳胶膜的耐水性、光泽性和附着力等，而且膜易出现针孔，使聚合物力学、光学性能下降；④对于要破乳得到固体聚合物的聚合工艺，母液中残留的乳化剂既难回收又难降解，造成环境污染；⑤化学引发剂会改变乳胶的分子量、粒径分散性和胶体的稳定性，影响乳胶粒子的形成。一些由引发剂在水相终止的产物可能会发生副反应，导致乳胶产物变黄；⑥聚合后残留的引发剂难以除去，既是一种污染物，又影响产物的纯度和性能。为了制备高纯度聚合物纳米胶乳，需要尽量减少或甚至不用乳化剂和引发剂，这是常规化学方法和乳液聚合难以做到的。
超声波在液体介质中传播时发生空化效应，即在极短的时间和极小的空间内，产生局部高温(～5000K)、高压(～108Pa)、温度变化率达109K/s，并伴随有强烈的冲击波和时速达400km的射流。这为化学反应提供了一种非常特殊的物理化学环境。超声波空化效应能使溶液中的小分子裂解产生自由基引发反应。中国专利00113154.0，发明名称《超声波引发微乳液聚合的方法》，该专利涉及了一种超声波引发微乳液聚合的方法，提供了一种制备聚合物纳米粒子的新方法，但该方法仍需要加入乳化剂、助剂和有机溶剂作分散介质，很难制备出高纯共聚物，还存在有微乳液聚合的缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高纯度共聚物纳米乳液及其制备方法。这种共聚物纳米乳液具有不含引发剂、低残余乳化剂的特点，不需要复杂的纯化分离过程，是一种高纯度的共聚物纳米乳液。
本发明由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外均为重量份数1.高纯共聚物纳米乳液的配方组分为单体5-30份，表面活性单体0.5-5份，去离子水60-95份。其中单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯中的任一种。
2.这种高纯共聚物纳米乳液特征在于表面活性单体为马来酸酐双酯型表面活性单体，结构式如下 3.该种高纯共聚物纳米乳液的制备方法是将单体5-30重量份，表面活性单体0.5-5重量份，去离子水60-95重量份，加入带有氮气出入口和循环水出入口的超声波反应釜中，在氮气流速为10-70ml/min，循环水浴温度0-50℃，超声波输出功率为400-1200W，频率为2×104-109Hz条件下，反应0.5-3小时，获得高纯共聚物纳米乳液。
本发明具有如下优点(1)聚合不需外加化学引发剂和乳化剂，简化反应体系；(2)反应温度较低；(3)乳胶粒粒径小，呈纳米级且分布均匀；(4)产物分子量较高
(5)产物不含引发剂，低残余乳化剂。可望在隐身材料、信息材料、高性能涂料及生物医用材料等方面有及其重要的应用。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上诉本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
下面是高纯共聚物纳米乳液制备实施例
*表面活性单体为
或
权利要求
1.高纯共聚物纳米乳液，其特征在于该共聚物纳米乳液的配方组分按重量计为单体5-30份表面活性单体0.5-5份去离子水60-95份其中单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯中的任一种，该高纯共聚物的乳胶粒粒径＜100nm，分子量达106，分子量分布窄。
2.如权利要求1所述高纯共聚物纳米乳液，其特征在于表面活性单体为马来酸酐双酯型表面活性单体，结构式如下 或 n＝11～18。
3.如权利要求1或2所述高纯共聚物纳米乳液的制备方法，其特征在于将单体5-30重量份，表面活性单体0.5-5重量份，去离子水60-95重量份，加入带有氮气出入口和循环水出入口的超声波反应釜中，在氮气流速为10-70ml/min，循环水浴温度0-50℃，超声波输出功率为400-1500W，频率为2×104-109Hz条件下，反应0.5-3小时，获得高纯共聚物纳米乳液。
全文摘要
本发明公开了一种高纯共聚物纳米乳液及其制备方法，其特点是采用表面活性单体代替传统乳化剂和化学引发剂，利用超声波辐照的活化、分散、乳化和剪切多种功能，实现单体5～30重量份与表面活性单体0.5～5重量份和去离子水60～95重量份的乳液共聚反应，获得一种不含引发剂，乳化剂残余很少或没有的高纯度共聚物纳米乳液。
文档编号C08F220/00GK1631923SQ200410040989
公开日2005年6月29日 申请日期2004年11月9日 优先权日2004年11月9日
发明者曹亚, 何玉晖 申请人:四川大学