聚乙烯蜡乳液的制备及其树脂包覆研究

1、-范文最新推荐- 聚乙烯蜡乳液的制备及其树脂包覆研究 摘要蜡是彩色聚合墨粉的重要组成部分，主要功能是帮助墨粉从热定影鼓上脱离，增强颜料及电荷控制剂的分散性。本文主要涉及两方面的研究，一方面是聚乙烯蜡的乳化，我们探究了不同种类复合乳化剂和乳化剂用量对乳液稳定性及粒径的影响；二是采用原位乳液聚合的方法用苯丙包覆聚乙烯蜡，在这个方面，我们主要讨论了不同乳化剂用量对包覆粒子性能的影响。研究发现，当非离子乳化剂吐温-80与span-80复合使用且质量比为4:1时，所得乳状分散聚乙烯蜡乳液性质稳定且粒度分布最小；在采用苯丙包覆聚乙烯蜡方面，我们研究了乳化剂SDS用量对包覆粒子粒径的影响，发现单体用量:SD

2、S用量为20:1时包覆效果最好。10584关键词：聚乙烯蜡 苯丙树脂 原位乳液聚合 乳化毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleThe preparation of polyethylene wax emulsion and the Research of its coatingAbstractThe wax is an important component of the color polymerization toner, the main function is to help the toner detachment from the heat fixing drum, and en

3、hance the dispersion of pigment and charge control agent .This paper mainly involves two aspects, firstly ,the emulsification of the polyethylene wax, we explore the effect of different types of composite emulsifier and the amount of emulsifier on the emulsion stability and particle size; secondly,

4、emulsion polymerization with styrene-acrylic resin coated with polyethylene wax, and in this aspect, we discussed the effect of different amount of emulsifier on the performance of the coated particle .KeywordsPEW , styrene-acrylic resin ,in-situ emulsion polymerization,emulsification目次1绪论11.1彩色墨粉的制

5、备方法1 1.1彩色墨粉的制备方法墨粉（toner）是用于静电复印和激光打印等电摄影显影过程中的主要耗材，由树脂、颜料、荷电添加剂等成分组成，其加工与制备涉及到超细粉体加工、化工、复合材料等内容的内容，是世界上公认的高科技产品。彩色墨粉是彩色激光打印、彩色数码复印所需的关键耗材，全球年消耗量在30000吨以上，且每年以20%的速度增长。彩色墨粉的制备方法有溶剂法、异相凝聚法、机械化学法、熔融粉碎法、聚合法等3。聚合法是指将单体原料颜料等添加剂一起混合在反应器中采用聚合的方法直接制得墨粉颗粒。它包括界面自由基聚合法、分散聚合法、乳液聚合法、悬浮聚合法等。其中应用于彩色墨粉生产的主要是乳液聚合法和

6、悬浮聚合法1-3。普通的悬浮聚合法所制得树脂颗粒的粒径范围是502000µm。针对传统悬浮聚合法的不足，可以通过添加表面活性剂等助分散剂及加大剪切力的方法以制备出粒径在10µm左右的窄分布的墨粉，从而达到彩色打印机的分辨率等要求。乳液聚合法生产出的粉粒粒径更小，由于乳化剂使界面张力显著降低，因此乳液液滴直径很小，可达到10µm4，所以比悬浮聚合法更容易制成小粒径的墨粉。乳液聚合法是单体在水介质中由乳化剂分散成乳液状进行的聚合反应。乳化剂一般是兼有亲水的极性基团和疏水的非极性基团的物质。体系中乳化剂达到某一浓度后，乳化剂分子形成胶束，胶束大致呈球形，中间为有机

7、相，外边为水相。聚合反应首先生成乳胶粒，然后着色剂，磁粉和荷电添加剂等组合在水中进入乳胶粒，胶粒进一步反应，并聚集生成墨粉粒5。 1.3墨粉的性能测试根据电摄影过程的要求，不管采用哪种方法进行制备，合格墨粉都必须进行以下四方面的性能测试： 粒度特性：粒度大小、粒度分布； 荷电特性：电性、荷电量、荷电分布和电阻等； 热学特性：玻璃化转变温度Tg、软化温度和熔融指数等； 色调剂色度。1.4墨粉制备技术难点墨粉制备中的难点：（1）由于聚乙烯蜡的熔点较高，如何制备稳定的聚乙烯蜡乳液有待完善；（2）苯丙树脂包覆蜡的工艺技术研究，包括乳化剂的用量、加入方式等；（3）细乳液稳定机理方面的理论研究；（4）如何

8、实现蜡及颜料混合乳液的树脂包覆；（5）制备核壳结构的复合粒子，及其形成机理进行初步探讨。1.5乳化蜡的制备方法乳化蜡的制备方法主要有：1）剂在水中法。将乳化剂直接溶于水中，在激烈的搅拌条件下将蜡溶于水中制备O/W型乳化液，若继续加入油相则可得到W/O型乳化液。2）剂在油中法。将乳化剂溶于蜡中，然后将水直接加入溶有乳化剂的蜡的混合物中制备W/O型乳液，若继续加水则可得O/W型乳液。3）轮流加液法。将水和蜡交替加入乳化剂中，每次只加少量。4）初生皂法。将脂肪溶于蜡中，将碱溶于水中，在强烈搅拌下将两溶液混合，在两相接触面上即有皂生成，可得到稳定的乳状液。5）转相温度乳化法。将聚乙烯蜡和表面活性剂加热

9、至120，使物料全部熔融，搅拌下使体系完全透明，使蜡质完全在油相中呈分子水平分散，待用。将部分水加热至沸后，慢慢加入油相中，搅拌形成W/O型膏状物，缓慢冷却至60，再加入剩余的水，搅拌使之转变为O/W型分散液。 乳化温度升高，则分子的运动能增加，亲水性集团水化程度减小，乳化液易转化为W/O型；当乳化温度降低时，乳化液易转化为O/W型。在某一特定体系中，此转化温度称为相转变温度（PIT)。1.6.3其它影响因素除了乳化剂的用量和选型，乳化温度对乳化蜡的稳定性有很大影响以外，其它影响因素还包括搅拌速率，乳化时间等等。如果搅拌速率太小，会导致形成的乳液颗粒大小不均匀，油相分散不好；当搅拌速率太快时，

10、形成的乳液虽稳定却会增加泡沫，使得消泡困难。一般搅拌速率在300-1000r/min.如果乳化时间太短，搅拌的机械力将不能把蜡液、水和乳化剂分子分散成小颗粒而充分结合成乳液小微粒，石蜡不能充分乳化，造成乳液的稳定性差。时间太长则造成能源和时间浪费。实验证明，开始时，乳液粒径随乳化时间的延长而减小，但一定时间后粒径不再变化，说明单纯靠延长时间不能提高乳化质量。1.7原位乳液聚合（核壳乳液聚合）1.7.1种子乳液聚合种子胶乳聚合是常用的方法之一。 主要分两阶段，即先合成核层，再以核层为种子，合成壳层。 因乳液聚合常为水溶性体系。因此，在滴加壳层单体时，必然会遇到两种情况 : 一是单体微溶于水，即能

11、通过水进行单体传递而实现壳层聚合；另一种是单体不溶于水，无法通过水进行单体传递而实现壳层的聚合。壳层为微溶于水的单体聚合物 : 这类单体只要能阻止核-壳聚合物的反转，就能获得所需的核壳结构共聚物12。壳层为不溶于水的单体聚合物 : 壳层单体不溶于水，如有机硅和氟化物，通过水传递难以实现。 因为这类单体在聚合时会出现严重的凝结物，导致非常低的转化率。 虽然，加入助溶剂、壳层单体预溶胀或用同种单体聚合等方法能提高转化率，但是，由于助溶剂昂贵且不环保，壳层单体预溶胀只能溶胀低分子量单体，以及同种单体聚合需大量的单体等缺点。 1.7.4.2互穿聚合物网络（ IPN）机理在核壳乳液聚合反应体系中加入交联

12、剂，使得核层、壳层中一者或两者发生交联，则生成乳液互穿聚合物网络。交联使得乳液胶粒的许多性能都得到优化，在工业生产中得到了普遍应用！1.7.4.3 离子键合机理若核层聚合物与壳层聚合物之间靠离子键结合起来，这种形成核壳结构乳胶粒的机理称为离子键合机理。为制得这种乳胶粒，在进行聚合时需引入能产生离子键的共聚单体。研究表明，采用含有离子键的共聚单体制得的复合聚合物乳液，由于不同分子链上异性离子的引入抑制了相分离，从而能控制非均相结构的生成。1.7.5核壳结构的影响因素1.7.5.1 聚合工艺的影响单体的加入方式可以采用3种方式:(1)平衡溶胀法:将单体加入到乳液体系中，在一定温度下溶胀一定时间，然后引发聚合。(2)间歇法:按配方将种子乳液、单体、水及补加的乳化剂同时加入反应器中，然后加入引发剂进行壳层聚合.(3)半间歇法:将引发剂加入种子乳液后，单体以一定的速度恒速滴加，使聚合期间没有充足的单体。1.7.5.2 单体亲水性的影响单体的亲水性对乳胶粒的结构形态也有较大影响。如果以疏水性单体为核层单体，以亲水性单体为壳层单体进行种子乳液聚合，通常形成正常结构的乳胶粒。反之以亲水性单体为核