中空聚合物乳胶粒具有独特的光学性能、优良的遮盖性能、并与基体涂料中的成膜物质相容性好、价格低廉、干堆密度小等优点,因此在涂料工业、油墨制造、纸张涂布、皮革工业、催化剂载体、化妆品工业等领域具有极大的潜在应用前景,呈现出了极大的市场价值和优势。目前,国内外已有不少文献报道中空聚合物乳胶粒的制备方法,但是大部分都不太成熟,其中乳液聚合碱溶胀法和交联改性的原位封装聚合非溶剂法对于大批量制备中空聚合物乳胶粒具有明显的潜力。碱溶胀法是目前制备中空聚合物乳胶粒最常采用的方法,其操作步骤是首先合成亲水性的核层,然后以疏水性的壳包覆亲水核,最后加碱溶胀即得中空乳胶粒,即典型的双层交联型碱溶胀法。而采用双层交联型碱溶胀法制备出的中空聚合物乳胶粒由于层数少,强度较低,极易塌陷或破裂,甚至会形成反向核壳结构,因此十分有必要开发新的方法以弥补上述缺陷。另外,对于中空聚合物乳胶粒,目前还没有学者对其结构形态和遮盖性之间的关系及其影响因素进行综合研究和探讨。但是由于中空聚合物乳胶粒的遮盖性能主要是由其对光的折射作用所决定的,而其对光的折射作用又主要取决于其结构形态,故中空聚合物乳胶粒的结构形态对其遮盖性能具有决定作用。因此,有必要对多层结构中空聚合物乳胶粒的结构形态和遮盖性能进行研究,探讨它们之间的关系和影响因素的具体作用,尤其是层厚度和交联单体的用量的影响,以期为大批量制备高遮盖性的中空聚合物乳胶粒提供技术参考。本论文正是在这一背景下,致力于研究开发以简单的工艺制备具有优异遮盖性能的中空聚合物乳胶粒,重点工作围绕着三层交联型碱溶胀法制备中空聚合物乳胶粒、层厚度对中空聚合物乳胶粒结构形貌和遮盖性的影响、交联单体量对中空聚合物乳胶粒结构形貌和遮盖性的影响和原位聚合封装非溶剂法制备中空聚合物乳胶粒等四方面的工作展开,具体研究工作如下:(1)三层交联型碱溶胀法制备中空苯丙乳胶粒及其表征。采用碱溶胀型半连续种子乳液聚合法,运用层层聚合包覆的方式,第一步制备出了羧基含量较高的核乳胶粒;第二步在核乳胶粒的表面包覆强疏水、弱亲水性的中间层;第三步在中间层的表面再包覆完全疏水的壳层;最后在制备壳层的阶段加碱溶胀。以红外和转化率的测量证明了实验按照预期反应进行,采用粒径和粘度对中空乳胶粒的溶胀程度进行了研究,采用扫描电镜(sem)和透射电镜(tem)对中空聚合物乳胶粒的形态进行了表征,酸值对中间层对核乳胶粒的包覆效果进行了测定,紫外-可见光分光光度计(uv-visspectrophotometry)将聚合物中空乳胶粒的遮盖性进行了量化。结果表明,成功制备得到了平均粒径为350~750nm,空腔大小为30~90%(体积分数)的中空聚合物乳胶粒,该乳液固含量大概为31wt%。中空乳胶粒的溶胀程度决定着其表面光滑程度、内部空腔大小、乳胶粒是否会塌陷、破裂等形态;中空乳胶粒的形态决定其遮盖性,形态越规整,破裂塌陷的乳胶粒数目越少,其遮盖性越好。酸值测试结果表明中间层对核包覆良好,pdi值反映出二次成核现象得到了有效抑制。碱溶胀阶段对中空乳胶粒的形态和遮盖性具有重要影响,随着碱溶胀阶段的增加,中空乳胶粒的溶胀程度越来越小,塌陷和破裂的乳胶粒也越来越少,中空乳胶粒的遮盖性先增加后减小,最佳的碱溶胀阶段为制壳阶段的30~50%。中间层理论玻璃化温度对中空乳胶粒的形态和遮盖性具有重要影响,随着中间层理论玻璃化温度的升高,中空乳胶粒的溶胀程度越来越小,塌陷和破裂的乳胶粒先减少后增多,中空乳胶粒的遮盖性先增加后减少,中间层最佳的理论玻璃化温度为90℃。(2)层厚对中空聚合物乳胶粒形态及遮盖性的影响研究。在采用三层交联型碱溶胀法制备中空苯丙乳胶粒的基础上,考察了中间层厚度、壳层厚度对中空聚合物乳胶粒形态和遮盖性的影响。研究结果表明,中间层厚度对中空聚合物乳胶粒的形态和遮盖性具有重要影响,随着中间层厚度的增加,中空聚合物乳胶粒的溶胀程度逐渐减小,破裂和塌陷的乳胶粒逐渐减少,表面光滑程度逐渐增加,遮盖性先增强后减弱,当中间层/核=8时,中空聚合物乳胶粒溶胀程度适中,遮盖性最佳。壳层厚度对中空聚合物乳胶粒的形态和遮盖性具有重要影响,随着壳层厚度的增加,中空聚合物乳胶粒表面粗糙程度逐渐减低,破裂和塌陷的乳胶粒逐渐减少,中空聚合物乳胶粒的遮盖性先增强后减弱,壳/中间层包覆核的最佳值为7-9。(3)交联单体量对中空聚合物乳胶粒形态及遮盖性的影响研究。在采用三层交联型碱溶胀法制备中空苯丙乳胶粒的基础上,考察了壳中交联单体用量、核中交联单体用量、中间层交联单体用量对中空聚合物乳胶粒形态和遮盖性的影响。研究结果表明,随着壳中交联单体用量的增加,中空聚合物乳胶粒的溶胀程度逐渐减小,强度逐渐增强,遮盖性先增强后降低,制备中空聚合物乳胶粒的最佳条件为,壳中交联单体用量为占壳单体总量6wt%;碱溶胀时间段为制壳阶段壳中单体加入总量30~50wt%时开始;在整个核中加入交联单体会使核严重凝胶,变为固体,不能继续进行反应。在核的表面进行交联对提高中空聚合物乳胶粒的遮盖性具有重要作用,随着核表面交联单体用量的增加,中空聚合物乳胶粒破裂和塌陷的数目减少、表面越来越光滑、遮盖性增加,但凝胶量增加,最佳用量为1~3wt%。中间层中加入交联单体会导致乳胶粒溶胀程度太小,遮盖性较差,故中间层应不加交联单体。(4)原位聚合封装非溶剂法制备中空苯丙乳胶粒及其遮盖性研究。采用交联改性的原位聚合封装非溶剂法制备了粒径分布均匀、单分散性良好的中空苯丙聚合物乳胶粒,并采用凝胶率分析、粒径分析仪、粘度计、酸值测量、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis spectrophotometer)、差示扫描量热分析(DSC)表征考察了壳层中交联单体用量对中空聚合物乳胶粒的合成过程、形态及其干膜遮盖性的影响。研究结果表明,在其他条件不变的情况下,壳层交联单体在总单体用量中含量小于15wt%时,含量越低,壳层强度越低,乳胶粒致孔膨胀时易于塌陷,粒径分布越大;壳层交联单体含量大于20wt%时,含量越高,壳层强度越高,乳胶粒尺寸变小,膨胀变得困难;当壳层中交联单体的含量介于15~20wt%之间时,粒径分布均匀,壳层强度适中,膨胀性较好,此时含有中空乳胶粒的干燥乳液涂膜遮盖性能最好。