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聚硅氧烷因其优良的疏水性、生物相容性、环境友好性和低的表面张力等特点,被广泛应用于化妆、纺织、医疗及建筑等诸多领域。其主要制备方法为乳液聚合。乳液聚合按单体液滴粒径可分为传统乳液聚合(>500 nm)、细乳液聚合(100~500nm)和微乳液聚合(<100nm)。三种方法各存利弊,其中细乳液聚合因其粒径尺寸小且分布均匀,乳化剂用量少等优点成为炙手可热的研究重点,绿色理念下的不添加疏水助稳定剂的研究更是重中之重。 本论文首次采用新型阳离子表面活性剂十八烷基双聚氧乙烯基苄基氯化铵(OEBA)为乳化剂,以八甲基环四硅氧烷(D4)为单体,强碱KOH溶液为催化剂,在无助乳化剂添加下,通过细乳液聚合法制备出粒径100nm左右的聚二甲基硅氧烷(PDMS)细乳液,并系统的研究了D4细聚合过程中的聚合规律。 首先,利用十八烷基双聚氧乙烯基叔胺(OETA)和苄氯,通过季铵化反应,于异丙醇中生成十八烷基双聚氧乙烯基苄基氯化铵(OEBA),且产率可达90.4%。通过红外和核磁表征产物OEBA的分子结构。然后,采用白金法测定不同浓度OEBA水溶液的表面张力以表征表面活性,考察其可否作为乳化剂用于D4细乳液聚合。 其次,借助高压均质法,以有无添加助稳定剂HD作对照组,分别对比两D4细乳液对照组的粒径及分布和静止稳定时间,考察OEBA单一乳化剂制备稳定D4细乳液的可行性。随后,测定D4细乳液的界面剪切粘度和相应胶乳的zeta电位,探究影响细乳液稳定性的因素。另外,聚合过程中利用动态光散射法追踪两对照组的粒径变化,利用重量法测定转化率和反应速率随时间的变化,发现两者的粒径和聚合速率变化大致相同。最后得出单一乳化剂OEBA可实现D4细乳液制备和聚合的结论。 最后,采用OEBA为单一阳离子乳化剂,KOH溶液为催化剂,进行D4细乳液聚合。探究聚合过程中OEBA、D4、KOH的初始浓度和反应温度对聚合速率和乳胶粒径的影响。利用半衰期法推导出反应的动力学方程Rp=k[D4]-0.096[OEBA]1.931[KOH]1.510,并得出热力学表观活化能Ea=71.01 kJ/mol,结果表明乳化剂浓度对聚合速率有至关重要的影响。结合聚合速率和乳胶粒径及分布,聚合温度为80℃时,D4、OEBA和KOH的初始浓度分别为1.0135、0.0232 mol/L和0.1049 mol/L为最佳聚合条件。