1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.苯乙烯马来酸酐共聚物的性质和发展史

苯乙烯(St) 2马来酸酐(MA ) 共聚物(SMA ) 是一种具有优良耐热性、刚性和尺寸稳定性的新型高分子材料, 被广泛应用于乳胶涂料、水处理剂、粘合剂的改性剂、农药的乳化剂、纺织助剂、印刷油墨、复合材料、环氧树脂的固化剂等领域〔1〕. 近几年来, 世界各国都把SMA 作为一种潜在的物美价廉的工程塑料进行开发. 早在70 年代中期, 美国就已经开发了R2SMA 的合成技术, 并以商品名Dylark 出售〔2〕. 目前, 世界高分子量SMA 生产能力已达9 万吨ouml;年, 其中Dylark 系列产品生产能力达5. 9 万吨ouml;年, 现由NOVA 化学公司生产、经销. 但在国内研究工作进行的比较少. 1996 年在上海石化院建成500 吨ouml;年的高分子量的SMA 中试装置, 2000 年国内SMA 用量约为94 吨, 与1999 年相比, 用量翻了一番. 随着SMA 工业化产生技术的发展与成熟, 我国在SMA 应用方面的研究步伐也会相应的加快, 对这种复合材料的研制与开发会起到促进作用. 如张国运等, 合成了苯乙烯2马来酸酐无规聚合物

马来酸酐是亲水性极性基团, 在高分子主链上引入马来酸酐后, 增强了高分子与水之间的相互作用, 因此可加速高分子的生物降解性〔4〕. 鉴于SMA 树脂具有良好的性能及共聚物中存在可能生物降解的结构, 因此研制SMA 树脂具有广泛的工业应用前景

2.苯乙烯马来酸酐共聚物的乳液性能

苯乙烯马来酸酐共聚物外观为淡黄色黏稠乳液，

水溶性：可以与水以任意比例互溶；pH 值：7.5~8.0；

固含量：10％；黏度：350~400 mPa#183;s；稳定性：室温 半年不分层、不凝胶。

3.智能水凝胶的定义及制备

水凝胶（Hydrogel）是以水为分散介质的凝胶。具有交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团而形成能遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。根据对外界刺激的响应情况，水凝胶可分为传统水凝胶和智能水凝胶。智能材料是对外界环境条件，如pH 值、温度、光、电、磁场等可感知、响应，并具有功能发现能力的三维交联网络结构的聚合物材料。由于它能够对外界刺激产生应答，具有智能性，极大地扩大了其应用范围。

制备智能水凝胶材料的起始原料可以是单体、聚合物或者是单体和聚合物的混合物。智能水凝胶材料的制备方法主要有单体的交联聚合、接枝共聚、聚合物的转变等，其中交联聚合是最主要方法之一。水凝胶制备中所用的交联剂大部分为化学物质，不可避免地会存在一定程度的残留，对凝胶性能和应用带来一定影响。为避免交联剂带来的不利影响，一些学者采用新型合成方法（如辐射法）来制备水凝胶。

4.乳液聚合

定义：在水介质中生成的自由基进入由乳化剂或其他方式生成的胶束或乳胶粒中引发其中单体进行聚合的非均相聚合。

乳液聚合(emulsion polymerization)是高分子合成过程中常用的一种合成方法，因为它以水作溶剂，对环境十分有利。在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌，使单体在水中分散成乳状液，由引发剂引发而进行的聚合反应。

1、乳液聚合的分类

本实验采用乳液聚合的方法合成粘合剂，乳液聚合(emulsion polymerization)是高分子合成过程中常用的一种合成方法，因为它以水作溶剂，对环境十分有利。在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌，使单体在水中分散成乳状液，由引发剂引发而进行的聚合反应。

1.1、间歇乳液聚合：在进行间歇乳液聚合时，首先向反应器中加入规定量的分散介质水、乳化剂、单体、引发剂等，然后升温至反应温度，聚合反应就开始了。经历阶段I、阶段II及阶段III以后，达到了所要求的转化率，聚合反应即告完成。最后经降温、过滤就得到了聚合物乳液。

1.2、半乳液聚合：它是将部分单体和引发剂、乳化剂、分散介质等投入反应釜中，聚合到一定程度后，再将余下的单体和/或引发剂、还原剂等在一定的时间内按照一定的策略连续地加入到反应器中继续进行聚合，直至达到所要求的转化率，反应即告结束。

1.3、连续乳液聚合：连续操作的乳液聚合反应器主要有两类：一类是釜式反应器；一类是管式反应器。釜式反应器又可分为单釜连续反应器和多釜连续反应器；管式反应器则可分为直通管反应器和循环管反应器。

1.4、核壳乳液聚合：种子乳液聚合是先在种子釜中加入水、乳化剂、单体和水溶性引发剂进行乳液聚合，生成数目足够多的、粒径足够小的乳胶粒，这样的乳液成为种子乳液。然后去一定量的种子乳液投入聚合釜中，当然在釜中还要加入水、乳化剂、单体及水溶性或油溶性引发剂，以种子乳液的乳液粒为核心，进行聚合反应，使乳胶粒不断长大。在进行种子乳液聚合时，要严格地控制乳化剂的补加速度，以防形成新的胶束和新的乳胶粒。由于种子乳液聚合常常得到具有核壳结构乳胶粒的聚合物乳液，所以也常将种子乳液聚合成为”核壳乳液聚合”。

1.5、细乳液聚合：细乳液聚合包括一个能产生非常小的单体液滴（0.01~0.5微米）的有效表面活性剂/助稳定体系。在该体系中，液滴表面积非常大，大部分表面活性剂吸附在液滴表面。因为很少的表面活性剂以胶束的形式出现，或者是在连续相作为自由的有效表面活性剂形成稳定乳胶粒，所以粒子成核主要是通过自由基（初级或低聚）进入单体液滴完成。接着在小的液滴里单体聚合反应发生。因此没有真正的第II阶段。

1.6、微乳液聚合：微乳液是由水、油、乳化剂和助乳化剂组成的一种各向同性的热力学稳定体系，液滴大小仅有10~100nm，整个体系清亮透明或半透明，无需激烈搅拌、超声均化等强如花过程即可自发形成。

2、乳液聚合的重要地位与特点

聚合物乳液(又称为聚合物胶体, 胶乳或乳液) 一般是指聚合物材料在水性介质中形成的稳定的胶态分散体。其中的聚合物粒子具有典型的胶体尺寸: 30～ 500 nm。70 年代来, 人们又对非水介质的稳定的聚合物胶态分散体(即非水胶乳) 在工业上的价值给予了关注。因此, 确切地说, 前述聚合物乳液应称为水性胶乳或水乳液。它在聚合物乳液中是最主要的。

利用乳液聚合的方法制得的高分子材料很多, 涉及合成橡胶、合成树脂、合成纤维、合成胶乳、合成树脂乳液、合成革、涂料、粘合剂、光亮剂、防水剂、皮革涂饰剂、鞣剂、填充树脂乳液、油田用高分子乳液、固体润滑剂以及离子交换树脂、离子交换膜、医用高分子材料、功能高分子材料、包装用高分子材料、特殊用途的高分子材料等。利用此法生产的高分子产品上百种, 产量达数千万吨。

乳液聚合之所以有如此大的经济意义,是与其特点分不开的。

(1) 乳液聚合以水作介质, 传热容易, 粘度低, 容易实现连续化操作, 成本低, 生产安全, 不污染环境, 对工人健康也无影响, 生产过程不易燃易爆。

(2) 反应速率及分子量高。

(3) 在某些可以直接利用合成胶乳的情况下, 采用乳液聚合法就显得尤为必要。

优点：

　　⑴聚合反应速度快，分子量高；

　　⑵聚合热易扩散，聚合反应温度易控制；

　　⑶聚合体系即使在反应后期粘度也很低，因而也适于制备高粘性的聚合物；

　　⑷用水作介质，生产安全及减少环境污染，可直接以乳液形式使用。

可同时实现高聚合速率和高分子量。在自由基本体聚合过程中，提高聚合速率的因素往往会导致产物分子量下降。此外，乳液体系的粘度低，易于传热和混合，生产容易控制，所得胶乳可直接使用，残余单体容易除去。缺点是聚合物含有乳化剂等杂质影响制品性能；为得到固体聚合物，还要经过凝聚、分离、洗涤等工序；反应器的生产能力也比本体聚合时低。

　　缺点：

　　如果干燥需破乳，工艺较难控制

四、单体

1、单体的选择

常用的丙烯酸酯单体有丙烯酸甲脂、丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯晴、顺丁烯二酸二丁酯、偏二氯乙烯、氯乙烯、丁二烯、乙烯等。常用的功能单体有丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酞胺等。常用的交联单体有（甲基）丙烯酸羟乙酯、（甲基）丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、乙二醇二（甲基）丙烯酸酯、己二醇二（甲基）丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二乙烯基苯等。

在丙烯酸酯类乳液胶黏剂中，共聚单体的组成分三部分。第一部分为软单体，玻璃化温度低，赋予胶黏剂粘接性能，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛脂等；第二部分为硬单体，玻璃化温度高赋予胶黏剂内聚力，如甲基丙烯酸甲酯。苯乙烯。丙烯腈、乙酸乙烯脂、偏氯乙烯等；第三部分为官能团单体，通过引入带官能团的单体，赋予胶黏剂反应特性，如亲水性、耐热性、耐水性、交联性。

2、单体的性质

丙烯酸酯类单体物理性质

单体名称	分子量	沸点/℃	相对密度（d25）	折射率（nD25）	溶解度（25℃）/（份/100份水）	用途	玻璃化温度/℃
丙烯酸AA	72	141.6（凝固点：13）	1.051	1.4185	∞	涂料、塑料、纺织、皮革、造纸、建材	106
丙烯酸甲酯MA	86	80.5	0.9574	1.401	5	橡胶、医药、皮革、造纸、粘合剂	8
丙烯酸乙酯EA	100	100	0.917	1.404	1.5	涂料、粘合剂、助剂	-22
丙烯酸正丁酯（n-BA）	128	147	0.894	1.416	0.15	有机合成中间体	-55
丙烯酸异丁酯（i-BA）	128	62（6.65kpa）	0.884	1.412	0.2	有机合成中间体	-17
丙烯酸仲丁酯	128	131	0.887	1.4110	0.21		-6
丙烯酸叔丁酯	128	120	0.879	1.4080	0.15	丙烯酸树脂	55
丙烯酸正丙酯PA	114	114	0.904	1.410	1.5		-25
甲基丙烯酸MAA	86	163（凝固点：15）	1.015	1.4185	∞	涂料、绝缘材料、粘合剂	130
甲基丙烯酸甲酯MMA	100	100	0.940	1.412	1.59	主要制作有机玻璃单体	105
甲基丙烯酸乙酯	114	160	0.911	1.4115	0.08	酯类共聚物、粘合剂、涂料	65
苯乙烯	104	145.2	0.901	1.5441	0.03	聚苯乙烯、合成橡胶	100
丙烯腈	53	77.4-79	0.806	1.3888	7.35		125
N-羟甲基丙烯酰胺	101	熔点：74-75	1.10		∞	可作交联剂，广泛用于纤维的改性树脂、塑料粘合剂	153

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.问题

1. 用苯乙烯，马来酸酐反应制备苯乙烯-马来酸酐共聚物智能水凝胶。

2.研究ph对此实验的影响。