核壳结构乳胶粒子具有优异的性能,对高性能涂料的制备至关重要。虽然核壳结构乳胶粒子的研究与工业化制备都较为成熟,但是如何在线监控乳液聚合反应和乳胶粒子相分离进程与结构转变等,依旧缺乏行之有效的方法。本论文利用近红外光谱技术和化学计量学方法建立了核壳结构乳胶粒子中各相的质量分数的近红外光谱校正模型,研究了核壳粒子相分离过程,以及聚合工艺对相分离过程、残余单体的影响。本论文的主要研究内容如下:1.本论文采用半连续种子乳液聚合的方法,以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为聚合单体,通过改变反应条件及配方,制备了不同结构尺寸的核壳结构乳胶粒子。使用动态光散射仪、多频调制差示扫描量热仪、气相色谱、核磁共振氢谱、烘干称重法等表征手段,获得了建立近红外光谱校正模型所需的乳胶粒子基础数据。结果表明核壳结构乳胶粒子的结构尺寸与乳化剂含量、单体配比有关,乳化剂含量越高,粒子的尺寸越小;壳层与核层单体中BA单体的含量越高,过渡相的含量越高。并且引发剂、单体配比是影响反应速率的重要因素。提高引发剂用量或MMA比例,可以提高聚合反应速率,降低残余单体含量,提高瞬时固含量。2.结合偏最小二乘法(PLS)与近红外光谱技术,建立了关于核壳结构乳胶粒子的尺寸、各相厚度、各相的质量分数、残余单体、共聚组成、固含量的近红外光谱校正模型,且校正模型的预测结果良好。说明利用近红外光谱分析技术预测核壳结构乳胶粒子的方法是可行的。3.将校正模型应用于在线检测,研究了核壳结构乳胶粒子的相分离过程,以及反应配方及工艺条件对过渡相含量的影响。结果发现快速滴加壳层单体,相分离跟不上聚合速率,导致过渡相晚于壳层达到平衡态。相分离出现四个不同的阶段:第一阶段,壳层含量逐渐增加,核层含量逐渐减小,而过渡相含量基本不变;第二阶段,过渡相开始增加,壳层与核层各自保持增或减的变化规律;第三阶段,壳层基本达到平衡,而过渡相继续增加;第四阶段粒子达到平衡态。研究还发现,过渡相含量随着核层与壳层聚合物的玻璃化温度的下降而增加,同时,也随壳层单体滴加速率的提高而增加。4.利用模型预测聚合过程中残余单体的含量。结果发现,乳化剂的用量对于体系中残余单体的含量基本无影响,而单体滴加速率的减慢、引发剂用量的增多、反应温度的升高都能使体系中残余单体的含量减少。