（化学工艺专业论文）衣康酸酯改性丙烯酸树脂的合成及其医药应用.pdf

青岛科技大学研究生学位论文 衣康酸酯改性丙烯酸树脂的合成及其医药应用 摘要 本文概述了药用聚丙烯酸酯乳液的特点、制备方法、应用情况及发展前景， 并探讨了其聚合机理。在此基础上，作者主要进行了以下研究工作。 ( 1 ) 系统讨论了乳化剂用量、单体滴加时间、搅拌器转速及预乳化温度等因 素对制备混合单体预乳化液稳定性的影响，通过单因素实验确定较佳制备条件 为：乳化剂m 2 用量2 5 、单体滴加时间3 0 m i n 、预乳化温度4 0 、搅拌器转 速5 0 0 玎 n p 。 ( 2 ) 以衣康酸二正丁酯( d b i ) 、丙烯酸乙酯( e a ) 、甲基丙烯酸甲酯( m m a ) 和丙 烯酸o 执) 为单体，选择可反应型乳化剂m 1 、m 2 为复合乳化体系，过硫酸钾( k p s ) 为引发剂，通过预乳化半连续种子乳液聚合方法，合成了固含量为3 3 8 2 的 e m m a a a d b i 药物包衣用四元共聚物乳液。探讨了反应条件对单体转化率和 平均粒径的影响，考察了乳液体系的凝胶率、稳定性以及共聚物膜的吸水率。借 助于粒度分布仪、红外光谱仪( i r ) 、差示扫描热分析仪( d s c ) 、凝胶色谱仪( g p c ) 和透射电镜( t e m ) 表征了e m m a aa ，d b i 共聚物乳液的特性：玻璃化转变温度 r 为6 2 7 ，共聚物的相对分子质量霹- 7 8 4 2 8 1 0 5 ，瓦3 3 3 7 3 1 0 5 ，分散性 v p = 瓦瓦= 2 3 5 ，乳胶粒呈球形，平均粒径为1 0 0 n m 。通过四因素三水平正交 试验，得出了e m m a ，aa 仍b i 共聚物乳液的最佳合成条件为：乳化剂用量5 o ， 引发剂用量o 5 ，a a 含量1 0 ，d b i 用量o 5 ，反应温度8 0 ，反应时间4 h 。 此时，粒径分布较窄，乳液性能优良。实验结果表明，加入极少量的衣康酸二正 丁酯可使共聚物膜的吸水率明显降低。 ( 3 ) 采用减压蒸馏汽提法和微波辐射后聚合汽提法分别脱除所制备的共聚 物乳液中的残留单体。结果表明，减压蒸馏一汽提法时间长，能耗大，明显降低产 品质量；微波辐射后聚合汽提法能在短时间( 6 m i n ) 内即可大幅提高转化率，降低 残单含量，且对产品质量无损，此法对体系中残余单体的脱除效率较高。 ( 4 ) 将e 剐m m a a a d b i 共聚物乳液对盐酸二甲双胍素片进行薄膜包衣，制 成缓控释制剂，研究其应用性能。通过单因素试验考察了包衣液浓度、衣膜厚度 ( 素片增重量) 、喷枪片床距离、喷液量( 蠕动泵转速) 、后处理温度以及后处理 时间等因素对药物释放的影响，确定了包衣过程中各变量的较佳值：包衣液浓度 2 0 ( 粘度 9 9 9 9 ) 吖1 0 0 0 1 电子天平 f a 1 0 0 4 型精密电子天平 1 0 1 1 a 型电热鼓风干燥箱 d f 1 0 1s 型集热式恒温加热磁力搅拌器 电热水浴恒温锅 1 0 0 0 l 型强力电动搅拌器 k d m 型调温电热套( 容量5 0 0 m 1 ) z e t a s i z e r 3 0 0 0 激光粒度分布仪 v e i 玎e x 7 0 红外光谱仪 2 4 1 4 型凝胶渗透色谱仪 2 0 4 f 1 型差示扫描量热仪 j e m 1 2 0 0 e x 型透射电子显微镜 2 k 15 c 高速离心稳定机 2 l 天津市巴斯夫化工有限公司 天津市瑞金特化学品有限公司 天津市巴斯夫化工有限公司 实验室自制 实验室自制 天津市巴斯夫化工有限公司 天津市大成化学试剂有限公司 中国埃比特化学试剂公司 莱阳市双双化工有限公司 烟台三和化学试剂有限公司 莱阳市双双化工有限公司 烟台三和化学试剂有限公司 烟台三和化学试剂有限公司 青岛合利工业气体中心 上海恒平科学仪器有限公司 上海良平仪器仪表有限公司 天津泰斯特仪器有限公司 巩义市英峪予华仪器厂 天津泰斯特仪器有限公司 上海标本模型厂 山东鄄城华鲁电子仪器有限公司 队i e r n b r u k e r w a t e r s n e t z c h j e o l s i g m a 衣康酸酯改性丙烯酸树脂的合成及其医药应用 2 2 实验部分 2 2 1 预乳化液的制备 先将适量的去离子水加入到四口烧瓶中，再逐渐加入可聚合型乳化剂m 2 ( 无 皂乳液聚合) 或s d s o p - 1 0 混合乳化剂( 传统乳液聚合) ，水浴加热至4 0 ，在高速 搅拌下，将单体e a 、m m a 、d b i 以及功能性单体a a 混合均匀，在2 5 m i n 内滴加 完毕，并继续搅拌5 m i n ，得到稳定的乳白色预乳化液，备用。 2 2 2e a 仆n 厦a ，aa d b i 共聚物乳液的制备 2 2 2 1 共聚物乳液的制备 在带有搅拌器、温度计、恒压滴定管及回流冷凝管的四口烧瓶中，加入适量 的去离子水、全部反应单体、复合乳化剂s d s o p 1 0 ，充分搅拌使之预乳化，0 5 h 后将所得预乳液全部倒入恒压漏斗中待滴。将适量的引发剂、一定量的预乳液加 入到四口烧瓶中，通n 2 ，加热至8 0 ，待乳液变蓝，即制得种子乳液。随后， 滴加剩余的引发剂和混合单体预乳液。控制滴加速度使引发剂和混合单体预乳液 同时滴完。滴加完毕，继续反应2 h ，得到乳白色略带蓝光的乳液产品。降温至 5 0 ，用n a h c 0 3 调p h 值至7 8 ，用滤纸过滤，出料。 2 2 2 2 可聚合乳化剂存在下的无皂乳液的制备 在带有搅拌器、温度计、恒压滴定管及回流冷凝管的四口烧瓶中，加入适量 的去离子水、可聚合乳化剂m 2 ，充分搅拌使之混合均匀，将全部反应单体混合 均匀，缓慢地滴加到四口烧瓶中，快速搅拌o 5 h ，得到稳定的预乳化液，将所得 预乳液全部倒入恒压漏斗中待滴。将m 1 和适量去离子水加入四口烧瓶，通n 2 ， 充分搅拌并加热至8 0 ，分别称取一定量的引发剂、一定量的预乳液，加入到四 口烧瓶中，待乳液变蓝，即制得种子乳液。随后，滴加剩余的引发剂和混合单体 预乳液。控制滴加速度使引发剂和混合单体预乳液同时滴完。滴加完毕，继续 反应2 h ，得到乳白色略带蓝光的乳液产品。降温至5 0 ，用n a h c 0 3 调p h 值至 7 8 ，用滤纸过滤，出料。 2 2 2 3 微波辐射无皂共聚物乳液的制备 除加热方式为微波辐射以及单体滴加完毕之后继续反应的时间由2 h 缩短为 1 0 m i n 之外，其余均同2 2 2 2 。 青岛科技大学研究生学位论文 2 2 2 4 微波辐射后聚合无皂共聚物乳液的制备 按照2 2 2 2 制各无皂乳液，待引发剂和混合单体预乳液同时滴加完毕时，将 共聚物乳液移至微波反应器中，利用微波辐射进行后聚合，反应时间6 m i i l 。 2 3 测试与表征 2 3 1 预乳化液稳定率的测试 将预乳化液盛放在分液漏斗中，静置一段时间后，将乳白色、均匀的预乳化 液分离出，准确测量其体积，预乳液的稳定率d 由公式2 1 计算： d ：l o o ( 2 1 ) 、 其中：v l 为4 h 后乳白色、均匀的预乳化液的体积； v 2 为预乳化液总体积。 本文分别测定1 h 、2 h 、3 h 时预乳化液的稳定率。 2 3 2 固含量和转化率的测定 用重量法测定单体的转化率：精确称取一定量样品( 约2 3 9 ) ，放入烘箱中， 于( 1 2 0 士1 ) 恒温6h ，取出放入干燥器内，冷却至室温称重，然后再放入烘箱内 干燥1h ，看有无质量变化。由式2 5 算出转化率。 x ：业1 0 0 ( 2 2 ) m 0 其中：l i l o ：每克乳液中活性物的质量儋； m l ：每克乳液中干燥后的固体物质量儋； n ：每克乳液中不挥发性残留物的质量g 。 2 3 3 吸水率的测定 共聚物乳液在室温下自然干燥成膜，称取一定质量的薄膜，置于蒸馏水中浸 泡，间隔一定时间取出，用滤纸吸干表面水分后称重，计算浸水前后质量增加百 分数。本文吸水率是指共聚物膜浸水7 2 h 后的测定值。 衣康酸酯改性丙烯酸树脂的合成及其医药应用 2 3 4 成膜性表征 将少量乳液倒在表面皿上，室温下自然干燥成膜，观察涂膜是否连续、有无 缩孔、膜的透明性、光滑性以及是否发粘。 2 3 5 共聚物乳液稳定性的测定 ( 1 ) 凝胶率的测定 收集乳液的沉淀物及聚合反应器壁和搅拌器壁上的凝聚物，干燥，称重。计 算其占聚合总单体的百分率，用来表征乳液聚合反应稳定性。 ( 2 ) 稀释稳定性 将待测聚合物乳液稀释到固含量为3 ，把3 0 m l 稀释后的乳液置入试管中液 柱高度约为2 0 0 l l l m ，放置7 2 h 。若无分层现象，则说明被测乳液稀释稳定性好， 若有分层现象，测量上部( 或下部) 清液高度，计算其占总高度的比例，比例越 高，则其稀释稳定性越差。 ( 3 ) 贮存稳定性 乳液如稳定性不好，则在贮存中会分层、沉淀，运输中会起过多的泡沫。 常温贮存稳定性：将乳液装满暗色瓶中，严密加盖，定期测粘度，以粘度变化不 大( 或轻度提高) 为好。本文以三个月粘度变化值占原粘度的比值表示。 ( 4 ) 热稳定性 试验方法与常温贮存稳定性相同，只是将瓶子放在一定温度( 5 0 2 ) 的烘箱中，放置2 0 h 。 ( 5 ) 冻融稳定性 乳液在运输中难免受冻，为了偶然受冻不致使乳液报废，所以要求乳液具有 一定的冻融稳定性。冻融稳定性测定方法是，将1o g 聚合物乳液试样置于15 m l 的塑料瓶子中，在一o 1 的冰箱中冷冻1 8 h ，再于2 3 下融化6 h ，为一个循 环。一般认为通过5 个循环不破乳，则其冻融稳定性合格。本文的冻融稳定性是 指乳液通过的循环个数。 ( 6 ) 机械稳定性 乳液在搅拌、泵送、研磨、喷涂、装运中都会受到剪切应力的作用，因此要 测定乳液的机械稳定性。具体做法是，测定前，先把聚合物乳液试样用l o o 目筛 网过滤，称重，然后装入特制的搅拌装置中，以浆端线速度为6 0 9 6 删，m i n 搅拌 1 0 m i n ，然后再用1 0 0 目筛网过滤，若不出现凝胶，则乳液的机械稳定性好，若 有凝胶，将滤出的凝胶块在1 0 5 的烘箱中干燥至质量恒定，称量，干态凝聚物 青岛科技大学研究生学位论文 占测定聚合物质量的百分比越大，则机械稳定性越差。 ( 7 ) 钙离子稳定性 通常用聚合物乳液承受钙离子的能力来表征其承受电解质的能力，这种能力 叫做钙离子稳定性，又称化学稳定性。其测定方法是：记录以o 5 0 c a c l 2 溶液滴 定l0 1 1 1 1 共聚物乳液至刚好破乳时的体积。 2 3 6 激光粒度分析 将乳液稀释至1 0 m g l ，采用z e t a s i z e r 3 0 0 0 激光粒度分布仪测定粒度分布。 2 3 7 红外光谱分析 将乳液均匀涂于载玻片上，置于6 0 的恒温箱中烘1 0 h ，然后升温至1 2 0 ， 烘2 h 至恒重。将薄膜用四氢呋喃溶解进行红外分析。 2 3 8 共聚物玻璃化转变温度的测定 薄膜制备如2 3 7 ，采用n e t z c h 公司d s c 2 0 4 f 1 型差示扫描量热仪测定共 聚物玻璃化转变温度。 2 3 9 聚合物相对分子质量及其分布的测定 薄膜制备如2 3 7 ，准确称取o 1 0 0 0 9 左右薄膜溶于四氢呋喃中，利用凝胶渗 透色谱仪，测定共聚物的相对分子质量及其分布。 2 3 1 0 乳胶粒子粒径大小及粒子形貌 以去离子水将聚合物乳液稀释5 6 倍，浸涂在铜网上，室温干燥，利用 j e m 1 2 0 0 e x 透射电子显微镜观察粒子粒径大小及粒子形貌。 2 4 结果与讨论 预乳化液的制备条件：乳化剂用量2 5 ( 占所用全部单体质量的百分比，下 同) ，混合单体滴加时间3 0 1 1 1 i l l ，预乳化温度4 0 ，搅拌转速5 0 恤i i l ，搅拌时间 3 0 m i n 。 衣康酸酯改性丙烯酸树脂的合成及其医药应用 无皂半连续种子乳液聚合反应条件：本文选用可反应型复合乳化体系 m 1 m 2 。m 1 ：m 2 = l ：l ，乳化剂用量为5 o ，引发剂用量为o 5 ，反应温度8 0 ，e 剐m m a = 2 ：1 。乳化剂用量指的是乳化剂质量占所加单体总质量的百分比， 引发剂用量指的是引发剂质量占所加单体总质量的百分比，从、d b i 用量指的是 从、d b i 所加质量占所加单体总质量的百分比( 下同) 。 2 4 1 预乳液稳定率的影响因素 2 4 1 1 乳化剂m 一2 用量的影响 乳化剂对预乳液的制备至关重要，其用量多少直接关系到预乳液稳定性的好 坏。除乳化剂m 一2 用量外，其余条件同2 4 ，考察乳化剂用量对预乳液稳定率的影 响，结果如表2 1 所示。 表2 1 乳化荆m - 2 用量对预乳化液稳定率的影响 。 t a b l e2 - le f f e c to fd o s a g eo fe m u l s i n e rm 一2o np r e e m u l s i 6 e dk q u i ds t a b i h t yr a t i o 由表2 1 可知，随着乳化剂用量的增多，预乳液稳定率先增大后减小。这是 因为先向四口烧瓶中加入去离子水，再逐渐加入乳化剂，起初加入的乳化剂以单 分子的形式溶解在水中，为真溶液。当乳化剂浓度达到c m c 时，再加入的乳化 剂就开始以胶束的形式出现。此时，宏观上看，稳定状态时，单分子乳化剂浓度 和胶束乳化剂浓度均为定值；微观上看，单分子乳化剂和胶束乳化剂之间建立了 动态平衡。向体系中加入混合单体以后，在高速搅拌作用下，单体被分散成珠滴， 部分乳化剂被吸附在单体珠滴表面上，形成单分子层，乳化剂分子的亲水端指向 单体珠滴中心，以使其稳定地悬浮在水相之中。乳化剂用量越大，形成的胶束数 量越多，单体的分散程度就越大，单体珠滴就越小，因此，预乳化液就越稳定； 但乳化剂加入量太多，超过乳化剂的溶解度，会使体系失稳，预乳液的稳定性反 青岛科技大学研究生学位论文 而有所下降。并且，可反应型乳化剂一般价格较高，乳化剂用量太多导致生产成 本提高。因此，乳化剂的适宜用量为2 5 。 2 4 1 2 单体滴加时间的影响 单体预乳化的加料程序：先加水，再加乳化剂搅拌，然后边搅拌边缓慢地加 入混合单体。而逆向加料程序则很难得到稳定的预乳化液。除单体滴加时间外， 其余条件同2 4 ，考察单体滴加时间对预乳化液稳定率的影响，结果见表2 2 。 表2 - 2 单体滴加时间对预乳化液稳定率的影响 t a b k2 2e m 地to fm o n o m 盯a d d i 廿o nt 皿eo np 聆- e m u l s 浓e du q u i ds t a b i k 够r a t o 由实验结果可知，预乳化液的稳定率随着单体滴加时间的延长而增大。加料 速度不宜过快，否则总有部分微粒表面因未能充分吸附适量的乳化剂而不能达到 稳定状态，但是，单体滴加时间过长会导致预乳化过程效率太低。故确定单体滴 加时间为3 0 i l l i n 。 2 4 1 3预乳化温度的影响 除预乳化温度外，其余条件同2 4 ，考察预乳化温度对预乳化液稳定率的影响， 结果见表2 3 。 由表2 3 可知，放置相同时间的预乳化液，预乳化温度越低，其稳定越差，预 乳化温度越高，其稳定性越好。这是因为预乳化温度的高低影响乳化剂在水中的 溶解度、乳化剂分子聚集成胶束的速度、单体在胶束中的增溶性、乳化剂分子向 单体珠滴表面的扩散、吸附速度等。预乳化温度低，上述诸因素皆低，此时要获 得稳定的预乳化液，需要较长的预乳化时间；预乳化温度高，则上述诸因素皆高， 所制得的预乳化液稳定率越高，所需的预乳化时间也相对较短。因此，为了在相 衣康酸酯改性丙烯酸树脂的合成及其医药应甩 对短的预乳化时间内得到稳定的预乳化液，最有效的办法是适当提高预乳化体系 的温度。当然，并不是温度越高越好，温度太高可导致乳化剂失活。本文确定预 乳化温度为4 0 。 表2 - 3 预乳化温度对预乳化液稳定率的影响 t a b l e2 - 3e f f e c to fp 北e m u l s i f c a t i o nt e m p t i l o np r d 吧m u l s i n e dl i q u i ds 切b i k 毋r a t i o 2 4 1 4 搅拌器转速的影响 除搅拌器转速外，其余条件同2 4 ，考察搅拌器转速对预乳化液稳定率的影响， 结果见表2 4 。 表2 - 4 搅拌器转速对预乳化液稳定率的影响 t a b k2 - 4e f f b c to fs t i r r e rr o t a t es p e e do np r e - e m u l s 洒e du q u i ds t a b m 坶r a t i o 从表2 4 可以看出，在预乳化阶段，适当的搅拌很重要，若无搅拌或搅拌强 度不够，小的单体珠滴倾向于聚结成大的珠滴，进而导致预乳化液的分层。在适 当范围内，搅拌速度越高，预乳化的效果越好。主要是搅拌转速提高时，可以有 青岛科技大学研究生学位论文 效提高比表面积，同时可以增加体系的湍动，强化乳化剂和单体间的传质，有利 于单体快速分散成更加细小的珠滴，单体的分散程度更大，预乳化液就更稳定。 但是，当搅拌速度达到6 0 0 印m 时，预乳化液的稳定性却降低，主要是由于剧烈 搅拌使单体分散过细致使其表面自由能过高，单体只能通过增大单体珠滴来自动 减小表面自由能，从而引起预乳液体系不稳定。因此，较佳的搅拌速度为5 0 c h l p m 。 2 4 1 5 预乳化时间的影响 实验证明，在其他条件不变的情况下，只要单体滴加时间合适，预乳化液的 稳定性就非常好，预乳化时间对预乳液稳定性的影响相对较小。但随着预乳化时 间的增加，预乳化液的粘度有提高的趋势，因此，预乳化时间不宜太长，只需在 单体滴加完毕后再搅拌3 1 1 1 i 舻5 m i n 即可。 2 4 1 6 功能性单体加入顺序的影响 在预乳化过程中按先加入功能性单体a a ( a a 同去离子水一起加入到四口烧 瓶) 和后加入功能性单体从( a a 同其余单体混合均匀后一起加入到四口烧瓶) 两种方法进行预乳化，在其他条件不变的情况下( 同2 4 ) ，考察功能性单体加入 顺序对预乳液稳定率的影响。结果表明，a a 的加入顺序对预乳液的稳定性无影 响，但是，a a 的加入顺序对后继的乳液聚合影响较大( 见2 4 4 ) 。因此，本文在 预乳化过程中一般采用a a 后加入法。 2 4 2 加热方式的影响 乳液聚合反应过程中的加热方式主要有常规加热和辐射加热两种。其中，辐 射加热方式中，微波辐射是目前研究较多的方法。微波辐射已经应用于一定范围 的聚合反应中【眠6 9 1 ，与紫外线、x 射线和电子束等高能辐射源相比，微波辐射对 高分子化合物的作用深度大，它的运行费用低廉、安全、高效、操作简便等特点， 倍受人们的关注。1 9 9 4 年m 硼r a v 等【7 0 】首次将微波辐射应用到乳液聚合反应，制得 单分散胶体高分子微球；张文敏等【7 1 1 、c o n e a 等【7 2 1 、唐业仓等【7 3 7 4 1 、h e 等【7 5 】、 包建军等【7 6 1 、z h u 等7 7 ，7 引、吴奇等人【7 观在m 1 】r r a y 实验基础上，分别对微波辐射乳 液聚合进行了深入的研究。 除加热方式外，其余条件同2 4 ，考察加热方式对乳液聚合的影响，结果见表 2 5 。 衣康酸酯改性丙烯酸树脂的合成及其医药应用 由表2 5 可以看出，乳液聚合过程中，目前采用的传统加热方式聚合反应工艺 成熟，但时间长( 2 2 0 m i n ) ，耗能大。 微波辐射乳液聚合为爆发式进行，无恒速阶段，而传统乳液聚合反应需要经 过三个阶段( 加速阶段、恒速阶段、减速阶段) 才能完成聚合反应，因此，反应时 间大大缩短( 由2 2 0m i n 降为9 7 m i n ) 、转化率有较大提高( 由9 3 2 0 提高到9 9 5 7 ) ； 但是，其平均粒径由1 0 0 眦l 增大到1 1 0 衄，这增加了薄膜衣出现裂缝的可能；并 且凝胶率较大，聚合后期搅拌困难，甚至会出现时断时续的停止。这可能由于极 性分子在微波辐射下，要发生定向极化和转向运动，但分子间的相互作用和分子 的热运动，会使分子的转向运动受到阻碍，而产生“内摩擦”，使体系温度迅速 升高，形成剧烈反应的“热点，正是这些“内摩擦”和“热点 致使体系凝胶 率大幅上升( 由1 5 2 升至4 0 7 ) 。 若是采用先传统加热，待混合单体预乳液滴加完毕后再将乳液移入微波反应 器中的加热方式，虽然反应时间较纯微波辐射反应时间有所增长( 由9 7m i n 增长 至1 0 6m i n ) ，但是其凝胶率和平均粒径较传统加热方式基本一致，转化率却高达 9 9 7 1 。这是因为后聚合阶段采用微波辐射加热既可利用微波辐射反应迅速的优 点，又可避免微波辐射时间太长导致凝胶率增大的不足，并且能大大降低共聚物 乳液体系中残余单体的总量( 见3 3 2 ) 。 因此，本文在共聚物乳液的制备与表征一章中仅采用常规加热方式，而把微 波辐射后聚合汽提法和减压蒸馏一汽提法作为单独一章用以脱除体系中的残余单 体。 2 4 3 乳化剂的影响 在乳液聚合中，乳化剂是最重要的组分之一，起着非常重要的作用。乳化剂 的种类和浓度将直接影响单体在乳液中的聚合行为，也会影响聚合物的相对分子 质量及分子量分布，并影响与乳液性质有关的乳胶粒浓度、乳胶粒的尺寸及尺寸 分布掣8 0 1 。乳化剂选择是否合理，不仅关系到乳液体系是否稳定，生产过程能否 青岛科技犬学研究生学位论文 正常进行，以及其后的贮存及应用是否安全可靠，而且关系到聚合物的生产成本。 2 4 3 1 乳化剂类型及用量对共聚物乳液稳定性的影响 目前使用较多的是传统乳化剂和可反应型乳化剂，两类乳化剂对共聚物乳液 稳定性的影响见表2 6 。 表2 - 6 乳化剂类型及用量对共聚物乳液稳定性的影响 t a b l e2 _ 6e f f e c to ft y p 鹤a n dd o s a g eo fe m u l s m e ro nc o p o l y m e re m u l s i o ns t a b 进锣 乳化剂类用量稀释贮存 热冻溶机械 c a 2 + 型及配比稳定性 稳定性稳定性稳定性j 个稳定性稳定性枷 由表2 6 可知，在相同乳化剂浓度下，反应性乳化剂体系比传统乳化剂体系 所制备的共聚物乳液的稳定性均高。这主要是因为传统乳化剂只能通过物理富集 在单体或粒子表面。因此，当受到高剪切力、离心力、高温低温影响时乳化剂层 容易解吸而脱落，导致聚合过程中凝胶和产品不稳定；而可反应型乳化剂分子中 的反应性官能基团既能参与乳液聚合，又可以以共价键的方式键合到聚合物粒子 表面，成为聚合物一部分，避免了乳化剂从聚合物粒子上解吸或在乳胶膜中迁移， 大大降低了乳粒表面乳化剂分子浓度，从而能提高乳液的稳定性和改进乳胶膜的 性能。 在使用反应型乳化剂的乳液聚合中，用离子型可反应( 可聚合) 乳化剂乳液聚 合得到的聚合物胶乳的稳定性高于非离子型可聚合乳化剂【8 。因此，本文选择阴 离子型可反应复合乳化剂m 1 m 2 ，既环保又可以提高共聚物乳液的产品性能。 2 4 3 2 乳化剂用量对单体转化率及平均粒径的影响 3 l 衣康酸酯改性丙烯酸树脂的合成及其医药应用 除乳化剂用量外，其余条件同2 4 ，考察乳化剂用量对单体转化率和平均粒径 的影响，结果见图2 1 。 芝 g 口 童 。 量 李 n 瑚寥0 f “s i 船 图2 1 乳化剂用量对单体转化率和平均粒径的影响 f i g 2 1e 佰e c t so fd o s a g eo fe m u l g e n t 蚰 m o n o m e r sc o n v e r s i o na n dm e a nd i a m e t e r ji 5l o5 0l o o5 0 0l 0 0 0 d i 啪曲盯姗( a )3 o e m u l s i f i 盯 芝 重 童 呈 雪 6 0 i 5 l o 5 0l o o5 0 0l 0 0 0 d i 枷e t 盯岫( b )5 o 咖l s i f i 口 图2 - 2 共聚物乳液粒径分布图 f i g 2 - 2p a r 6 c ks i z ed i s t r i b u t i o no f t h ec o p o l y m e re m u l s i o n 由图2 1 可见，随着乳化剂用量的增加，单体转化率和平均粒径均逐渐增大， 乳化剂用量为4 5 5 5 时，单体转化率均高于9 1 8 ，乳胶粒平均粒径为1o o n m 左右；乳化剂用量再增加，单体转化率和平均粒径均有所下降，可能的原因是乳 化剂用量过大时，乳胶粒被乳化剂完全覆盖，自由基难以进入乳胶粒内部引发反 3 2 青岛科技大学研究生学位论文 应，导致反应不完全，转化率下降；乳化剂用量越多，乳胶粒平均粒径减小( 图2 - 2 ) ， 且由于有小粒子存在，平均粒径也有所减小。 乳胶粒平均粒径为1 0 0 n m 左右时，比较适合包衣【l 】，粒径太大，共聚物乳液 用于包衣时易出现裂纹；粒径太小，包衣后药物的溶出又太慢。由图2 2 可知，合 成的e a 小n 嗄a ，aa d b i 乳胶粒径分布较窄，平均粒径1 0 0 姗左右；随乳化剂用量 的增大，平均粒径减小，粒径分布变窄，这符合乳化剂对粒径影响的一般规律。 此外，乳化剂用量过高，将大大增加乳液产品的成本，同时会影响产品在包衣过 程中的操作稳定性。综合考虑乳化剂用量对单体转化率和平均粒径的影响，确定 乳化剂用量为4 5 一5 5 。 2 4 4 引发剂的影响 引发剂是乳液聚合配方中最重要的组分之一。引发剂的种类和用量会直接影 响产品的产量和质量，并影响聚合反应速率、分子量大小及分布、乳胶粒子的分 布及性质。根据生成自由基的机理可以将用于乳液聚合的引发剂分成两大类，一 类是热分解引发剂，另一类是氧化还原体系引发剂，本文选用过硫酸钾为引发剂。 2 4 4 引发剂的影响 除引发剂用量外，其余反应条件同2 4 ，考察引发剂用量对单体转化率和乳胶 粒平均粒径的影响，结果见图2 3 。 图2 3引发荆用量对单体转化率和平均粒径的影响 f i g 2 3e f f e c t so fd o s a g eo fi i i i t i a t o ro nm o n o m e 瑙c o n v e r s i o na n dm e a nd i a m e t e r 由图2 3 可知，随引发剂用量增加，单体转化率和平均粒径均增大。当引发 3 3 农康酸酯改性丙烯酸树脂的合成及其医药应用 剂h | 蛙a ( ) 4 5 缸o5 5 之l 训时，单体转化率高达9 05 以卜，平均粒径为1 0 0 唧 左右。这足圳为随着引发剂用量的增加，受热分解产生的自由基数目增多，被单 体液滴俘妖的机会就增多，引发反应速度加快，在同一时间内，单体转化钲也就 随之增大引发剂古量较低时，引发剂产生的自由基与单体微液滴碰撞几率较 小，这样单体就小能充分地被引发聚合，且引发剂量较少时聚合反应速度极慢， 影【州整个聚合反应的进程。当引发剂含量过大时，聚合速率过快，引发荆会迅速 分解引发单休微液滴聚合成聚合物粒子，使得聚合物粒子来不及充分被乳化剂乳 化包植，就干互碰撞凝结成块状聚合物，乳液稳定性降低，且聚合反应热不容易 逸散，彳_ _ 往产巾暴聚现象( 图2 4 - b ) ，从而使体系破乳，则堆体转化率随之下降： 由， 器聚现琢的产生，乳胶粒平均粒径随之剧增( 图2 。5 一b ) 。综合考虑引发剂用 量列单体转化率和乳胶粒平均粒径的影响，确定引发剂用量为0 4 5 o5 5 。 四 a ) 05 b ) 07 图2 4 引发荆用量时乳胶粒子形貌的影响 f j g2 一t h ee f k c to f d n s 。g co f i n a t o r o np ar 【j c l em o r p h o l o 盯 d 日，n m ( a ) 05 d 岫c i 目，n m f b l07 图2 - 5 引发剂用量对乳胶粒于粒度分布的影响 f i g2 - 5e 帆c to f d o s 3 9 eo f i n a t o r o np a r h c l es 龇d i s t r i b u t i o n 趔j溪一送零鲤 8；uglj 青岛科技大学研究生学位论文 2 4 5 丙烯酸的影响 乳液聚合过程中加入适量的功能单体a a 可提高单体的转化率，但对乳液聚 合体系的稳定性留下了隐患。因此，如何向反应体系中引入适量的功能单体同时 又能避免他们所带来的负面效应，成为制备高性能共聚物乳液的关键所在。实验 表明：预乳化过程正是这个关键的环节。 有文献报道【8 2 】，为了得到稳定性高的预乳液，在预乳化过程中应先加入功能 性单体( 亲水性单体) 再加入软硬单体( 疏水性单体) 。其原因是，亲水性单体 具有一定的两亲性，可以起到一定的乳化剂的作用。然而，大量实验证明：按这 样的顺序加入单体进行预乳化，效果不仅不好反而很差。实际上，先加入的亲水 性功能单体相当一部分溶于水相中，使原本理论上的乳液聚合反应体系在实际中 则变成了亲水单体的溶液聚合与疏水单体的乳液聚合并存的情况，从而致使聚合 产物主要为亲水单体均聚物和疏水单体均聚物的混合物，而二者的共聚物在其中 所占的比重很小；这样的聚合物组成会使制成的共聚物乳液出现一定的相分离， 导致乳液稳定性能偏低。另外，亲水单体，尤其是丙烯酸，溶于水相后，一方面 电离出h + 使乳化剂的乳化效果减弱；另一方面，自身在水相中发生溶液聚合后形 成的聚电介质有一定的絮凝剂作用，容易导致“架桥凝胶效应 【8 3 1 ，使乳胶粒之 间发生絮凝、聚并，使聚合稳定性下降( 图2 6 a ) 。 此外，实验还表明，无论以何种顺序加入单体进行预乳化都或多或少存在上 述的这些弊端，最好的预乳化方式是将各种单体( 软、硬和功能单体) 事先混合 均匀后再一并加入溶有乳化剂的水相中进行预乳化。其原因在于：亲水性功能单 体在单体组成中比重较少( 一般不超过单体重量的1 5 ) ，当以这种方式