论文部分内容阅读
一直以来,相比于传统的乳液制品,人们对于具有优异的使用性能、具备新颖的结构或具有特殊功能的高性能乳液及其乳液制品都有很大的研究兴趣。这主要是由于高性能乳液可以很大程度上解决常规乳液中所出现的问题,实现常规乳液所不具备的性质,并能拓展乳液制品的使用范围。乳液制备的主要方式有乳液聚合法和乳化法两种,二者在制备乳液方面各具优缺点,因而实现的高性能乳液的类型也不尽相同。本论文研究的目的是,通过两种不同的乳液制备方式,为制备高性能乳液设计新的配方和开发新的合成技术。论文研究了正向核壳结构化乳液聚合法对制备正向核壳苯丙乳胶粒形貌及其性能的影响,并进一步探索了反向核壳结构化乳液聚合技术对具有反向核壳结构的醋苯乳胶粒的形貌演化及性能的影响,揭示了过渡层结构在调控具有热力学不稳定、但动力学可及的反向核壳结构化乳液制备中的作用机制。采用单通道微射流乳化法制备了生物质基乳化剂稳定的乳液,优化了高性能环保型乳液的制备工艺。在此基础之上,首创了双通道微射流技术,研究了双通道微射流对生物质基乳化剂稳定的纳米乳液的性能影响,丰富了高性能纳米乳液的合成途径。具体研究内容如下:(1)采用正向核壳结构化乳液聚合法,制备了以聚苯乙烯基聚合物为核、以聚丙烯酸酯基聚合物为壳的正向核壳苯丙乳液。对不同核单体组成、壳单体组成及核壳比例对核壳苯丙乳液的制备及其性能影响进行研究,结果表明,核壳结构实现了乳液的成膜能力与胶膜性能之间的可控调节。对胶膜热性能的研究表明,在核聚合物与壳聚合物之间发现了存在具有一定厚度的界面层或过渡层相区域。对胶膜机械性能的研究表明,在蜂窝状胶膜结构的作用下,核聚合物与壳聚合物共同调控了胶膜的拉伸特性。对正向核壳苯丙乳液胶黏剂的性能进行研究,结果表明,在构建核壳结构后,苯丙乳液粘接的木材试件的压缩剪切强度增加,耐沸水开裂时间显著延长。(2)结合“粒子设计”手段和反向核壳结构化乳液制备技术,制备了以过渡层为动力学限制的热力学不稳定的聚醋酸乙烯酯/聚苯乙烯基反向核壳结构化乳液,其中以亲水的PVAc基聚合物为核、以疏水的PS基聚合物为壳。对过渡层结构设计、验证及其作用机制的研究表明,构建的过渡层在实现反向核壳醋苯乳液中起到了如下作用:首先,调节了核壳聚合物间差异性,使得PVAc基聚合物与PS基聚合物的相容性提高,抑制了相逆转;其次,过渡层内部发生的聚合物链段扩散、重排、缠结及接枝过程,会在过渡层内形成聚合物互穿网络结构,提高了其内相黏度,抑制了聚合物链在过渡层内的扩散;最后,构建过渡层后,抑制了亲水的PVAc基聚合物向水相移动的能力,同样抑制了相逆转。对过渡层调控的反向核壳乳胶粒形貌进行研究,结果表明,制备出了具有多种不同微观形貌的醋苯乳胶粒,包括碎鸡蛋壳型、近核壳型及具有不同尺寸形状的PS表面突起型。对反向核壳醋苯乳液胶黏剂性能进行研究,结果表明,相比于PVAc均聚乳液,反向核壳醋苯乳液粘接的木材试件的压缩剪切强度大幅度增加,耐沸水煮时间显著延长。(3)采用单通道微射流乳化法制备了以不同生物质基乳化剂稳定的环保型。以生物质基小分子乳化剂鼠李糖脂(R90)为研究对象,对单通道微射流乳化法制备的纳米乳液粒径及其分布进行研究,结果表明,制备的环保型纳米乳液尺寸小、稳定性高,且在不同的均质压力条件下都可以实现纳米乳液的制备。对单通道微射流的适用性进行研究,结果表明,多种油相种类都可被用于制备R90稳定的纳米乳液。对R90稳定的纳米乳液的稳定性进行研究,结果表明,R90乳化剂具有较好的热稳定性和储存稳定性,但其易受到pH值和体系盐度的影响。以生物质基大分子多糖乳化剂阿拉伯树胶(GA)、甜菜果胶(BP)和玉米纤维胶(CFG)为研究对象,采用单通道微射流乳化法制备了具有不同尺寸和稳定性的环保型乳液。对多糖基乳化剂的油相适用性进行研究,结果表明,多糖基乳化剂同样适用于多种不同油相组成的乳液的制备。进一步研究多糖基乳化剂稳定的乳液的储存稳定性,结果表明,以GA和BP为乳化剂的体系稳定较好,但以CFG为乳化剂的体系则会在短时间内发生乳析现象,形成絮凝层。(4)在单通道微射流乳化法基础上,首创了双通道微射流技术。通过对纳米乳液粒径及其分布进行分析,对比了单通道微射流乳化法与双通道微射流技术,结果表明,双通道微射流技术具有更高效、更简便及更易调控等优点,在相似的乳化剂浓度和微射流均质压力条件下,只通过单次微射流循环,就可以制备出乳液粒径更小、粒径分布更窄、均一性更好的纳米乳液。通过对不同油相载量的纳米乳液粒径及其微观形貌进行分析,结果表明,采用双通道微射流技术可实现高油相载量纳米乳液的制备,即油相载量为50 wt%时制备的乳液仍属于均一的纳米乳液。以生物质基大分子乳化剂(乳清蛋白WPI与阿拉伯树胶GA)和生物质基小分子乳化剂(皂苷QN与大豆磷脂SL)为研究对象,对生物质基乳化剂稳定的纳米乳液粒径及其分布进行研究,结果表明,采用单次循环的双通道微射流技术成功地制备出了具有不同尺寸和稳定性的环保型纳米乳液,进而丰富了环保型纳米乳液制备工艺的选择性,为高性能乳液制备提供了新合成技术。