自从上个世纪90年代末以来,可逆加成-断裂链转移活性自由基聚合方法(RAFT)得到了越来越广泛的关注。采用此方法不仅可以得到相对分子质量(后面简称分子量)可控、分子量分布窄的聚合物,而且还可以得到组成不同、结构明确地聚合物。RAFT方法与其他的可控自由基聚合相比较,具有适用单体范围广、聚合反应所需条件温和、聚合方法不受限制等优点。同时由于其具有活性聚合的特征,可以制备各种拓扑结构的聚合物,如嵌段、接枝、星型结构等。运用RAFT法合成嵌段共聚物也越来越成为人们关注的焦点。而具有特殊结构的两亲性嵌段共聚物可以在选择性溶剂中自组装形成胶束,为乳液聚合提供聚合反应的场所。同时此嵌段共聚物可以锚接在乳胶粒表面使乳胶粒更加稳定。因此采用两亲性嵌段共聚物作为乳液聚合的乳化剂越来越成为乳液聚合的发展方向。本研究按照专利报道的方法合成了RAFT试剂2-{[(十二烷基硫基)硫代甲酰基]硫烷基}琥珀酸为链转移剂(DCTSS/CTA),以此为链转移剂分别在水和乙醇中进行RAFT聚合制备了聚丙烯酸(PAA)和聚丙烯酸-b-聚丙烯酸丁酯(PAA-b-PBA)两嵌段共聚物,并对其反应动力学进行了研究。考察了n(V501):n(CTA)、n(AA):n(CTA)、n(V501):n(PAA-RAFT)、n(BA):n(PAA-RAFT)对聚合产物分子量和分子量分布的影响。用红外光谱、核磁共振氢谱以及凝胶渗透色谱对DCTSS、PAA和PAA-b-PBA进行了表征。研究了PAA-b-PBA作为一种高分子表面活性剂的表面活性、乳化性、起泡性和泡沫稳定性。之后将在乙醇溶液中合成得到的PAA-b-PBA两亲性嵌段共聚物作为乳化剂,用于丙烯酸丁酯(BA)/甲基丙烯酸甲酯(MMA)混合单体的乳液聚合。系统研究了不同合成条件下得到的嵌段共聚物对乳液聚合中的单体转化率、凝胶率、乳液固含量、乳胶粒的粒径及其分布、Zeta电位以及乳液的离心稳定性的影响。最后筛选出最合适作为乳化剂的PAA-b-PBA的合成条件,将此条件下合成得到的嵌段共聚物作为乳化剂进行乳液聚合,考察了加入碱的量以及乳化剂浓度对乳液聚合的影响,并用透射电子显微镜表征了乳胶粒的形貌。研究结果表明,丙烯酸在水介质中以DCTSS作为链转移剂,4,4`-偶氮二(4-氰基戊酸)(V501)为引发剂的聚合反应为可控/“活性”自由基聚合。聚合动力学呈线性关系,聚合物的相对黏均分子质量随AA转化率增加线性增加,得到相对分子质量可控、分子量分布为1.50左右的聚合物;升高温度可以加快反应速率,使分子量分布降低,反应更加可控;降低n(V501):n(CTA)值可以使聚合产物的分子量升高,但聚合速率也会降低;随着n(AA):n(CTA)值的增加,聚合产物的分子量增加,并且基本呈线性关系;最佳反应时间为2h。用得到的聚合物作为大分子RAFT试剂,丙烯酸正丁酯(BA)为单体,进行扩链反应,得到聚丙烯酸-b-聚丙烯酸正丁酯。通过扩链反应表明PAA大分子RAFT试剂仍然具有反应活性。在水溶液中合成PAA-b-PBA时,当合成条件n(V501):n(CTA)为0.2、n(AA):n(CTA)为20、n(V501):n(PAA-RAFT)为0.1、n(BA):n(PAA-RAFT)为20,得到的PAA-b-PBA的水溶液表面活性最大,表面张力最低为30.89N/m,乳化性最强,稳定时间达到1082s,起泡性和泡沫稳定性最弱,泡沫高度为17.01mm,稳定210s。以V501为引发剂,DCTSS为链转移剂,在乙醇溶液中调控AA聚合,此反应具有可控/“活性”聚合的特征。动力学曲线呈线性。分子量和分子量分布随着反应时间或单体转化率线性增长。最终得到的PAA分子量分布最窄可以达到1.044。改变n(V501):n(CTA)对产物的分子量几乎没有影响。而当聚合体系单体浓度较低时对于产物的PDI也几乎没有影响,但当聚合体系单体浓度较高时,PDI随着n(V501):n(CTA)的增长而增大。随着n(AA):n(CTA)的增加,Mn和PDI同时增大。通过补加引发剂和BA单体的方法扩链得到PAA-b-PBA嵌段共聚物。并且用FTIR和GPC对PAA和PAA-b-PBA的结构进行了表征。在乙醇溶液中,以PAA-RAFT为大分子RAFT试剂调控BA聚合得到了PAA-b-PBA。增加n(V501):n(PAA-RAFT)值对分子量基本没有影响,但可以增加聚合反应速率。当n(V501):n(PAA-RAFT)值为0.15时,PDI最小,PDI随着n(V501):n(PAA-RAFT)值的变化呈现倒单峰形。增加n(BA):n(PAA-RAFT)值可以线性地增加聚合产物的分子量,但同时相对地降低了PAA-RAFT的浓度,聚合反应的可控性降低。将合成得到的PAA-b-PBA在水溶液中的性能进行研究,发现其临界胶束浓度远远低于普通表面活性剂十二烷基苯磺酸钠。当n(AA):n(CTA)=20,n(V501): n(PAA-RAFT)=0.2时得到的嵌段共聚物其CMC最低。不加碱时表面张力最低,加入少量的碱后表面张力迅速升高并且达到最大值,随着碱浓度的提高,表面张力又开始下降,继续提高碱的浓度,表面张力趋于平衡。对于嵌段共聚物的CMC是否加碱中和对其几乎没有影响。对其乳化性进行研究发现分别在n(AA):n(CTA)=20、n(V501):n(PAA-RAFT)=0.15、n(BA):n(PAA-RAFT)=20条件下合成得到的嵌段共聚物乳化性最强。并且PAA-b-PBA嵌段共聚物对混合单体的乳化性高于十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚琥珀酸酯磺酸二钠盐。而其起泡性和泡沫稳定性却都没有这三种表面活性剂强。以在乙醇溶液中合成得到的PAA-b-PBA作为乳液聚合的乳化剂,研究其对乳液聚合的影响。对于乳液聚合,碱的加入可以增强反应过程的稳定性和聚合产物乳液的稳定性。而各种合成条件下得到的PAA-b-PBA作为乳化剂对乳液聚合有复杂的影响。综合考虑,在合成条件n(V501):n(CTA)=0.15、n(AA):n(CTA)=10、n(V501):n(PAA-RAFT)=0.15、n(BA):n(PAA-RAFT)=10下得到的PAA-b-PBA嵌段共聚物作为BA/MMA混合单体乳液聚合的乳化剂最适合。考察了碱的用量和乳化剂浓度对乳液聚合的影响,当n(NaHCO3): n(AA)=1.6,乳化剂用量为4%时,乳液聚合过程和最终得到的乳液都最稳定。最后用透射电子显微镜对乳胶粒形貌进行了表征,发现乳胶粒具有核壳结构,并且粒径分布较宽。