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多步法制备的聚合物乳液中的复合乳胶粒的特殊结构,使其较一步法制备的均相乳胶粒有更好的综合性能和更广泛的应用领域。为进一步了解复合乳胶粒形态结构、改善乳液性能,本文研究了接触角法半定性预测复合乳胶粒在反应条件下的热力学平衡形态,为了解复合乳胶粒的最终形态提供了一种较为经济、快捷的方法。本文的研究对象为二元体系PSt/PMMA和PMMA/PSt、三元体系PMMA/P(BA-co-St)和P(MA-co-MMA)/PSt,通过正交实验确定最佳条件:采用充溢态半连续法制备种子乳液,反应温度为73℃,搅拌速率约200r/min,乳化剂用量占总单体量的1.5%;第二步聚合的反应温度为70℃,饥饿态滴加单体预乳液速率为5～6d/min(约0.25g/min),溶胀法制备第二步乳液时间为24h。根据文献中聚合物的表面张力和Sundberg模型,计算了PSt/PMMA复合乳胶粒的热力学平衡形态为J下向核壳型(CS),PMMA/PSt复合乳胶粒的热力学平衡形态为翻转核壳型(ICS);三元体系PMMA/P(BA-St)和P(MA-co-MMA)/PSt复合乳胶粒的热力学平衡形态全部为翻转核壳型(ICS)。理论值法是一种仅考虑热力学因素的计算方法,确定了复合乳胶粒的热力学平衡形态。在理论值法计算复合乳胶粒的各聚合物相间界面张力变化基础上,结合聚合物和去离子水、二碘甲烷二种液体的接触角数据,研究了三元体系的界面张力变化。计算结果表明,不同组分的复合乳胶粒PMMA/P(BA-St)的热力学平衡形态随软单体BA浓度的增加,由双半球型(HS)向翻转核壳型(ICS)过渡;当种子单体MA和MMA投料比为10:90、20:80时,复合乳胶粒P(MA-MMA)/PSt的热力学平衡形态为翻转核壳型(ICS);当种子单体投料比为30:70、40:60时,复合乳胶粒P(MA-MMA)/PSt的热力学平衡形态为双半球型(HS)。因接触角法直接测定了聚合物相的表面张力,最大程度降低了合成乳液过程中大量乳化剂、引发剂端基等因素对聚合物相表面张力的影响,因此,接触角法适合预测聚合速率小于迁移速率的反应条件下制备的复合乳胶粒最终形态。