Konventionelle Emulsionspolymerisation

In dieser Studie wurden Kompositpartikel mit Kern-Schale-Struktur und hohem Siliciumgehalt [m (Organosilicium): m (Acrylat) = 76] synthetisiert. Der Einfluss des Polymerisationsprozesses auf die Partikelgrößenverteilung und Morphologie der Lotion wurde untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass durch die Verwendung eines Komposits Emulgator Mit einem Verhältnis von am (Natriumdodecylsulfat) zu m (Polyethylenglykol-Octylphenylacyl) von 1:1 konnte eine Silikon-Acryl-Lotion mit kleiner Partikelgröße (100 nm) und enger Verteilung hergestellt werden. Eine Erhöhung der Emulgatorkonzentration führte zu noch kleineren Partikelgrößen und einer gesteigerten Monomerumsetzung. Der Nukleationsmechanismus der Kompositlotion wurde ebenfalls untersucht.

Während der Polymerisation wurde das MMA-Monomer schrittweise zugegeben, wodurch die Latexpartikel in einen „hungrigen“ Zustand versetzt wurden. Das MMA adsorbierte anschließend an der Oberfläche der Keimlatexpartikel, die reich an Alkenylgruppen aus dem Polysiloxan waren. Dies führte zur Copolymerisation und beschränkte die Reaktion auf die Übergangsschicht an der Oberfläche der Latexpartikel. Aufgrund der begrenzten Kompatibilität zwischen PMMA und Polysiloxan reicherte das nachfolgende MMA-Monomer die Oberfläche der Übergangsschicht an und bildete schließlich die Acrylathülle. Diese Mikrophasenseparation führte zur Bildung von Kompositpartikeln mit einer Kern-Hülle-Struktur.

Die konventionelle Polymerisation von Lotionen führt zu homogenen Latexpartikeln, während die Polymerisation von Lotionen mit Kern-Hülle-Struktur heterogene Partikel ergibt. In dieser Studie wurde eine Copolymer-Lotion mit Polyacrylat-(Kern)/Polysiloxan-(Hülle)-Latexpartikeln mittels simultaner Polykondensation und radikalischer Copolymerisation hergestellt. Die geringere Hydrophilie und Oberflächenenergie von Polysiloxan im Vergleich zu Polyacrylat führen zu einer erhöhten Grenzflächenspannung zwischen Wasser und Polymer und damit zu einer Erhöhung der freien Gibbs-Energie. Folglich ist diese kolloidale Struktur thermodynamisch instabil. Nach 54-tägiger Lagerung der Lotion (mit einem Siloxan-Massenanteil von 20 %) wandelte sich die Morphologie der Latexpartikel thermodynamisch in eine relativ stabile Polysiloxan-(Kern)/Polyacrylat-(Hülle)-Struktur um. Der Siloxan-Massenanteil im Polymer erhöhte sich, und die Phasenumkehrzeit verkürzte sich.

Abschließend wurden Lotionpartikel mit einer Kern-Hülle-Struktur hergestellt. Der Kern, bestehend aus Polysiloxan, Polyacrylat und Styrolpolymer, wurde mittels eines zweistufigen Quellverfahrens synthetisiert. Die Hülle, bestehend aus einem Organosiliciumacrylatpolymer mit Styrol und Acrylat, wurde auf den Kern aufgepfropft. Dieses Polymer zeigte eine ausgezeichnete Farbgebung und Stoßfestigkeit und eignet sich daher für vielfältige Anwendungen in Beschichtungen elektronischer Produkte.

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