在一定的温条件下,通过低速搅拌,树脂单体发生聚合,同时溶解在单体中的颜料被包覆其中。通过调节工艺参数,使得絮体粒子发生固结与熟化,内部结构更加紧密,利用玻璃化温度特性来控制聚合物黏度,微粒的形貌主要由表面张力来调节,从而使粒子的形貌更加光滑,形状更加接近于球形。通过过滤、烘干得到墨粉粒子。
1。3 细乳液聚合
1。3。1 细乳液聚合的概念
近些年来,细乳液聚合的方法因过程可控,反应简单,体系稳定等一系列优势,成为制备纳米复合材料的热点技术之一。美国学者其团队首先提出了细乳液聚合的基本概念及一套完整的其聚合实施方法[9]。细乳液是指单体、乳化剂、助稳定剂、水、和引发剂等组分在高速剪切产生的高剪切力的作用下形成分散的、稳定的、粒径分布均匀的、大小介于50-500nm的微小液滴,在大量微小液滴内进行的本体聚合的综合叫做细乳液聚合[10]。
1。3。2 细乳液聚合的机理
细乳液聚合需要将乳化剂和助乳化剂配合使用,这一点使其区别于普通的乳液聚合。在常见的的乳液聚合中,由于单体液滴的表面积与溶胀胶束相比小得多,其捕捉自由基的能力也弱得多,故引发反应通常不能在液滴中进行[11-13]。然而在细乳液聚合中,乳化剂和助乳化剂协同作用,可提高单体液滴的稳定性,高速剪切作用使得单体液滴形成稳定的纳米颗粒,其表面积也就得到大大的增加,此时,纳米级的单体小液滴成为引发聚合和粒子成核的主要场所。在细乳液聚合过程中,每一个纳米液滴都可以独立反应,将液滴内部的颜料等功能组分包覆起来,当聚合反应完成时,颜料则附着在聚合网络之间,在投射电子显微镜下观察呈核壳结构。
1。3。3 细乳液聚合的实施办法
细乳液聚合通常包括:预乳化,乳化,细乳化三大基本步骤[14]。
(1) 预乳化——将复配乳化剂溶于去离子水,作为细乳液聚合的水相;颜料和辅助成分溶于单体作为油相。
(2) 乳化——将油相和水相在超声分散机和搅拌作用下混合,使得包覆成分得到最大程度的溶解和分散;
(3) 细乳化——将油水混合物通过高速剪切乳化机的剪切均化作用进行分散,单体被分散成纳米级的小液滴。最后向混合体系中加入引发剂,引发聚合反应,在一定温度和搅拌速率下完成聚合。
细乳液的分散性、粒径大小、稳定性在很大程度上受到加料方式的影响,先将乳化剂和助乳化剂同时加入去离子水制成混合液,一般实验中采用这种加料方法[15]。
1。3。4 细乳液聚合的优点及应用前景
除了聚合速率快,体系散热容易等经典乳液聚合方法所具有的特点,一个很重要的特点是细乳液聚合得到的胶乳粒径较大[16-18];因此,想要控制细乳液中微粒粒径的大小,可以改变其助乳化剂的用量。细乳液聚合的方法在制备均匀稳定的复合胶乳方面有着一定的潜力。
1。4 纳米乳胶粒子的异相凝聚
1。4。1 异相凝聚的机理
异相凝聚法(Heterocoagulation)的原理是[19]:不同微粒的表面功能基团和表面结构形态会存在一定的差异,两种粒子相互接触时会因为发生化学作用或物理作用力而形成有序排列。异相凝聚法的聚集基体是表面性质不同的微粒,我们能通过选择不同的合成工艺以及凝聚工艺达到在三维尺度上控制絮凝体形貌的目的,从而得到结构复杂,但形貌可控的絮凝体。