Page 103 - 《精细化工》2020年第4期

第 4 期 孙 健，等: 可聚合型离子液体乳化剂的性能及在 SAN 合成中的应用 ·737·

DMAEMA 单元数目来控制。通过调节可聚合离子 4 种可聚合离子液体的 CMC 与临界电导率如表 3 所
液体的亲水性，合成具有不同亲水亲油平衡性 示。研究发现，CMC 随碳链的增加而减低，而双头
（HLB）的可聚合离子液体。HLB 值决定了乳化剂 基的 CMC 高于单头基的 CMC。这是由于碳链的增
在水中的溶解性 [25] 。通过计算 HLB 值发现，[DM-C 4 - 加使可聚合离子液体的疏水性增加，导致 CMC 变
DM]Br 2 和[DM-C 10 -DM]Br 2 具备与 SDS 相近的 HLB 低；头基主要由亲水基团组成，亲水基团的增加使
值（SDS 的 HLB 值为 38.7），属于亲水型乳化剂 [26] ， CMC 增加，影响乳化剂 CMC 的主要因素是其分子
而[DMC 4 ]Br 与[DMC 10 ]Br 的 HLB 值相对较低，亲 结构中亲水与疏水基团的性质决定的 [29] 。
水性能相对较差。
表 3 [DMC 4 ]Br、[DMC 10 ]Br、 [DM-C 4 -DM]Br 2 、[DM-C 10 -
表 2 可聚合离子液体的物性参数 DM]Br 2 的 CMC 与临界电导率
Table 2 Physical properties of polymerizable ionic liquids Table 3 CMC and critical conductivity of [DMC 4 ]Br,
[DMC 10 ]Br, [DM-C 4 -DM]Br 2 and [DM-C 10 -DM]Br 2
性质 [ D M C 4]Br [DMC 10]Br [DM-C 4-DM]Br 2 [DM-C 10-DM]Br 2
[ D M C 4]Br [DMC 10]Br [DM-C 4-DM]Br 2 [DM-C 10-DM]Br 2
平均分
子质量/ 294.2 378.4 530.4 614.5 临界电
（g/mol） 导率/ 2054 1124 4260 2471
(μS/cm)
HLB 17.6 16.7 35.8 34.9
CMC/
(mmol/L) 16.20 11.20 25.61 16.13
2.3 可聚合离子液体临界胶束浓度测定
不同浓度的可聚合离子液体的电导率变化曲 2.4 SAN 聚合物性能分析
线，如图 2 所示。 为确定可聚合离子液体作为乳化剂在乳液聚合
中应用的优势，选取与 SDS 具有相似碳链长度的
[DMC 10 ]Br 和[DM-C 10 -DM]Br 2 ，通过乳液聚合制备
SAN。乳化剂添加量为 4%，制备的 SAN 样品的红
外谱图如图 3 所示。

图 2 不同浓度[DMC 4 ]Br、[DMC 10 ]Br、[DM-C 4 -DM]Br 2 、
[DM-C 10 -DM]Br 2 水溶液的电导率
Fig. 2 Conductivity curves of [DMC 4 ]Br, [DMC 10 ]Br,
[DM-C 4 -DM]Br 2 and [DM-C 10 -DM]Br 2 solution
with different concentrations
图 3 乳化剂添加量为 4%制备的 SAN 样品的 FTIR 谱图
研究发现，烷烃链的增长抑制了电导率的增加， Fig. 3 FTIR spectra of SAN samples prepared with 4%
emulsifier
这是由于阳离子碳链的增长，增加了阴阳离子间体
–1
积的不对称性，使阴离子与阳离子更加无法在微观 由图 3 可见，3 组样品在 1602 cm 处都出现了
上做到紧密堆积，从而抑制了离子的导电能力，致 苯乙烯结构单元上芳基骨架 C==C 键的伸缩振动峰，
使电导率受到抑制。从图 2 中还可以发现，双头基 而在此之后直到 1700 cm –1 处都没有出现任何吸收
的离子液体的电导率高于单头基离子液体的电导 峰，表明所有烯基 C==C 键（一般出现在 1652 cm –1
率，这是由于双头基离子液体的离子键数量要高于 处）已全部因发生聚合反应而消失 [30-32] ；1726 cm –1
单头基离子液体，从而增加了离子导电能力，使电 处为 DMAEMA 结构单元上的酯基 C==O 键伸缩振
导率增加。 动峰，只有用[DMC 10 ]Br 和[DM-C 10 -DM]Br 2 作为乳
电导率法是测量离子型乳化剂 CMC 的一种常 化剂制备的样品在此处出现了吸收峰，说明可聚合
用方法 [27] 。随着离子液体水溶液浓度的增加，电导 离子液体在起到乳化剂作用的同时参与了聚合反应，
率曲线都会出现一拐点，拐点处的离子液体浓度 [28] ， 聚合到 SAN 结构中。
被称为 CMC，所对应的电导率被称为临界电导率， 用 SDS、[DMC 10 ]Br 和[DM-C 10 -DM]Br 2 作为乳