D01:10.133741.isml00103x.2009.06.005 第31卷第5期 北京科技大学学报 Vol.31 No.5 2009年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2009 丙烯酸酯系互穿网络聚合物乳液的微观形貌 曾晓翘范慧俐杨敏 郑延军张奇翟陈富 北京科技大学应用科学学院。北京100083 摘要采用乳液聚合法，合成了聚甲基丙烯酸甲酯(MMA一苯乙烯(S)/聚丙烯酸乙酯(EA)一丙烯酸丁酯(BA)的丙烯酸酯 系互穿网络聚合物(IPNs)系列乳液，使用磷钨酸(PTA)负染技术将乳液粒子染色，使用透射电子显微镜(TEM)观察乳液粒子 的微观形貌，对乳液微粒微观互穿网络壳一核结构的形成过程进行了研究.结果表明，网络质量配比、溶胀时间以及溶胀方式 等因素均对乳液粒子微观形貌的形成产生显著影响：网络质量配比是决定乳液粒子大小的重要因素之一，溶胀时间影响互穿 网络壳结构的厚度，溶胀方式影响乳液的成膜性能。 关键词互穿网络：壳核结构：乳液：丙烯酸酯 分类号TQ31633 Morphology of acrylic latex interpenetrating polymer networks damping material ZENG Xiao-qiao,FAN Huili.YANG Min.ZHENG Yan-jun.ZHANG Qi.ZHAI Chen-fu School of Applied Science.University of Science and Technobgy Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT A series of P(MM A-St)/P(BA-EA)acrylic latex interpenetrating polymer networks(IPNs)were prepared by employ- ing emulsion polymerization method.Stained by a PTA phosphotungstic acid)negative staining technique,latex partides were ob- served by using transmission electron micosoope(TEM)to study their microstructures and reaction processes.The results show that mass ratio of networks,swelling time and sw dling style are all critical factors which influence the microstructures of latex partides greatly.The mass ratio of two networks determines the size of latex particles Meanw hile,swelling time had dramatic effects on the thickness of the shell structure of IPNs,and swelling style affected the properties of latex films. KEY WORDS interpene trating polymer netw orks;core-shell structure;latex:acrylate 丙烯酸酯系互穿网络聚合物乳液具备特殊而复 微观形貌，而且能够将乳液的壳一核结构量化刂， 杂的微观空间网状结构，通过分子设计可以拓宽高 本研究采用磷钨酸(PTA)溶液负染法对一系列 聚物的玻璃化转变温域，提高损耗因子，赋予材料良 P(MMA-St)/P(BA一EA)互穿网络聚合物乳液进行 好的力学性能，是一种应用广泛的高分子材料.合 染色，使用透射电镜观测试样的微观形貌，来考察网 成互穿网络聚合物乳液一般采用乳液聚合方法，可 络质量配比、溶胀工艺等因素对乳液粒子结构的影 以通过控制聚合条件来改变乳胶粒子的大小和形 响. 貌，从而调节乳液的性能.因此，粒子微观形貌的表 1实验 征技术非常重要.当前发展成熟的表征方法有透射 电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子 1.1主要试剂 力显微镜(AFM)、X射线光子能谱分析(XPS)和小 甲基丙烯酸甲酯(MMA),分析纯，天津市化学 角X射线散射(SAXS)等.其中应用最广泛、观测最 试剂研究所：苯乙烯(S),分析纯，天津市化学试剂 直接的方法是透射电镜技术.在染色技术的辅助 一厂；丙烯酸乙酯(EA),分析纯，天津市化学试剂研 下，使用透射电镜不仅可以直观地观测到乳液粒子 究所：丙烯酸丁酯(BA),分析纯，天津市化学试剂研 收稿日期：200809-21 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。.50533060) 作者简介曾晓翘(1980一，女，顾士研究生：范慧俐(1963一），女，教授，硕士.E-mal:Fanhl(@s.usth.c.cm丙烯酸酯系互穿网络聚合物乳液的微观形貌 曾晓翘 范慧俐 杨 敏 郑延军 张 奇 翟陈富 北京科技大学应用科学学院, 北京 100083 摘 要 采用乳液聚合法, 合成了聚甲基丙烯酸甲酯( MMA)-苯乙烯( St)/ 聚丙烯酸乙酯( EA) -丙烯酸丁酯( BA) 的丙烯酸酯 系互穿网络聚合物( IPNs) 系列乳液, 使用磷钨酸( PTA) 负染技术将乳液粒子染色, 使用透射电子显微镜( TEM) 观察乳液粒子 的微观形貌, 对乳液微粒微观互穿网络壳-核结构的形成过程进行了研究.结果表明, 网络质量配比、溶胀时间以及溶胀方式 等因素均对乳液粒子微观形貌的形成产生显著影响;网络质量配比是决定乳液粒子大小的重要因素之一, 溶胀时间影响互穿 网络壳结构的厚度, 溶胀方式影响乳液的成膜性能. 关键词 互穿网络;壳核结构;乳液;丙烯酸酯 分类号 TQ 316.33 Morphology of acrylic latex interpenetrating polymer networks damping material ZENG Xiao-qiao, FAN Hui-li , Y ANG Min, ZHENG Yan-jun, ZHANG Qi, ZHAI Chen-fu S chool of Applied Sci ence, University of S cience and Technology Beijing, Beijing 100083, China ABSTRACT A series of P( MMA-St)/ P( BA-EA) acrylic latex interpenetrating polymer networ ks ( IPNs) were prepared by employ￾ing emulsion polymerization method .Stained by a PTA ( phosphotungstic acid) neg ative staining technique, latex particles w ere ob￾served by using transmission electro n micro scope ( TEM) to study their micro-structures and reaction processes .The results show that mass ra tio of networks, swelling time and sw elling sty le are all critical factors which influence the microstructures of latex particles g reatly.The mass ratio of two networks determines the size of latex particles.Meanw hile, swelling time had dramatic effects on the thickness of the shell structure of IPNs, and swelling sty le affected the properties of latex films. KEY WORDS interpene tra ting polymer netw orks ;core-shell structure;latex;acrylate 收稿日期:2008-09-21 基金项目:国家自然科学基金资助项目( No .50533060) 作者简介:曾晓翘( 1980—) , 女, 硕士研究生;范慧俐( 1963—) , 女, 教授, 硕士, E-mail:Fanhl@sas.ustb.edu.cn 丙烯酸酯系互穿网络聚合物乳液具备特殊而复 杂的微观空间网状结构, 通过分子设计可以拓宽高 聚物的玻璃化转变温域, 提高损耗因子, 赋予材料良 好的力学性能, 是一种应用广泛的高分子材料.合 成互穿网络聚合物乳液一般采用乳液聚合方法, 可 以通过控制聚合条件来改变乳胶粒子的大小和形 貌, 从而调节乳液的性能 .因此, 粒子微观形貌的表 征技术非常重要 .当前发展成熟的表征方法有透射 电子显微镜( TEM ) 、扫描电子显微镜( SEM ) 、原子 力显微镜( AFM ) 、X 射线光子能谱分析( XPS) 和小 角X 射线散射( SAXS) 等.其中应用最广泛、观测最 直接的方法是透射电镜技术.在染色技术的辅助 下, 使用透射电镜不仅可以直观地观测到乳液粒子 微观形貌, 而且能够将乳液的壳-核结构量化 [ 1] . 本研究采用磷钨酸( PTA) 溶液负染法对一系列 P( M MA-S t) /P( BA-EA) 互穿网络聚合物乳液进行 染色, 使用透射电镜观测试样的微观形貌, 来考察网 络质量配比、溶胀工艺等因素对乳液粒子结构的影 响 . 1 实验 1.1 主要试剂 甲基丙烯酸甲酯( MM A) , 分析纯, 天津市化学 试剂研究所;苯乙烯( St) , 分析纯, 天津市化学试剂 一厂 ;丙烯酸乙酯( EA) , 分析纯, 天津市化学试剂研 究所;丙烯酸丁酯( BA) , 分析纯, 天津市化学试剂研 第 31 卷 第 5 期 2009 年 5 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.5 May 2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.05.005