[发明专利]苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粒子表面键合聚苯胺的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电聚苯胺表面化学改性苯丙乳胶的制备领域，具体指苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粒子表面键合聚苯胺的制备方法。

背景技术

聚苯胺是一种具有广泛应用的高分子化合物，由于具有良好的导电性、电化学活性、环保、制备工艺简单、原料价廉易得的优点，使其在抗静电涂料、防污防腐涂料领域具有广阔的应用前景。

聚苯胺的主要合成方法有：化学氧化聚合、缩合聚合和电化学聚合，其属于共轭导电高分子，不溶不熔。为了改善其水溶性，可采用在苯环上引入取代基或采用兼具溶剂作用的试剂掺杂实现。如张红明等人（201110278134.6）公开了水性聚苯胺及其制备方法，采用的掺杂酸含有乙氧基基团的磷酸酯或磺酸酯，合成的聚苯胺具有规整的线性结构，比表面积较大且水溶性优良。聚苯胺是一种绿色的防腐材料已经被众多的研究者所证实，目前使用的方法通常是采用纳米聚苯胺填充在聚合物基体中，形成其纳米复合材料，获得防腐性能。如张学敏等人（200510019515.7）公开了一种磷酸掺杂聚苯胺，与三聚磷酸铝和磷酸盐复配后制备出具有防锈功能的磷化底漆；尹作栋等人（201210487584.0）公开了一种聚磷酸掺杂聚苯胺的制备方法，通过向苯胺中添加聚磷酸制得纤维状的聚磷酸掺杂聚苯胺高分子，这类聚苯胺材料具有优良的阻燃性、导电性以及防腐性。然而由于聚苯胺的刚性，聚苯胺往往不单独使用，而是与聚合物形成复合物。掺杂后的聚苯胺虽然很容易将粒径控制在纳米范围内，但由于纳米的表面效应聚苯胺在基体中不可避免地形成聚集，结果影响聚苯胺的防腐、导电及防污性能。

发明内容

本发明目的是为了彻底解决纳米聚苯胺在聚合物基体中的均匀分散问题，以及提高聚苯胺与基体的界面粘接力，提出一种苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粒子表面键合聚苯胺的制备方法。

本发明包括以下步骤：首次采用细乳液聚合法制备含磷酸功能基的苯丙乳胶，然后通过苯胺原位氧化聚合制备出苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粒子表面键合聚苯胺的悬浮分散液。

本发明首次采用细乳液聚合法制备含磷酸功能基的苯丙乳胶，利用苯丙乳胶表面的磷酸基与苯胺形成静电相互作用，然后通过苯胺原位氧化聚合制备出苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粒子表面键合聚苯胺的悬浮分散液。

以本发明方法得到的功能乳胶具有以下优点：聚苯胺以分子尺寸分散于苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶中；聚苯胺与苯乙烯-丙烯酸酯共聚物基体间由于具有静电相互作用而具有优异的界面粘接力。结果可望很好地凸现聚苯胺的优异性能。

本发明在采用细乳液聚合法制备含磷酸功能基的苯丙乳胶中，先将水、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂和分散剂混合搅拌形成水相溶液，将单体、功能单体、助乳化剂和引发剂，搅拌形成水相溶液；再将水相溶液和油相溶液置于高速剪切器中混合剪切，形成细乳液；最后将细乳液置于具有氮气保护，且环境温度为50～90℃的条件下，反应至结束，再经降温，取得含磷酸功能基的苯丙乳胶。

以上阴离子型乳化剂可为烷基酚聚氧乙烯硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠及其对应铵盐中至少任意一种；非离子型乳化剂可为烷基醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中至少任意一种；分散剂可为明胶、甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、碳酸钙、磷酸钙、硫酸钡、碳酸钡、滑石、膨润土、粘土中的至少任意一种。

以上阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂的合计质量占水、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂和分散剂混合总质量的0.3～8%，所述分散剂占水、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂和分散剂混合总质量的0.01～2%。

所述单体由苯乙烯和丙烯酸丁酯混合组成，苯乙烯和丙烯酸丁酯的混合质量比为40～70︰30～60；所述功能单体为含磷酸或含磷酸酯的单体；所述助乳化剂为低分子量的聚甲基丙烯酸甲酯、十六烷、十六醇中的一种；所述引发剂为油溶性引发剂过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的至少一种。

所述单体占单体、功能单体、助乳化剂和引发剂的总质量的20～50%；功能单体中磷酸或磷酸酯占单体、功能单体、助乳化剂和引发剂的总质量的2～10%；所述助乳化剂的用量为单体质量的0.1～3%；所述引发剂的用量为单体质量的1～3%。

本发明在通过苯胺原位氧化聚合制备出苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粒子表面键合聚苯胺的悬浮分散液时的具体技术方案是：将含磷酸功能基的苯丙乳胶与苯胺混合均匀后，滴加氧化剂水溶液，在反应体系温度为0～40℃的条件下反应4～24h，得到苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粒子表面键合聚苯胺的悬浮分散液。