第6章 自由基聚合工艺-乳液聚合.pdf

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1、乳液聚合单元主要内容第六章自由基聚合工艺乳液聚合概述——乳液聚合乳液聚合组分EmulsionPolymerizationEmulsionPolymerization乳液聚合机理和动力学乳液聚合影响因素张高文乳液聚合反应工艺材料科学与工程学院221乳液聚合概述乳液聚合的应用：乳液聚合的定义：¾合成橡胶：丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等乳液聚合是单体和水在乳化剂的作用下配制成的乳¾合成树脂：PVC糊树脂状液中进行的聚合，体系主要由单体、水、乳化剂及¾胶粘剂、涂料：聚氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯及其共水溶性引发剂四种成分组成。聚物、聚丙烯酸酯类共聚物等¾各种助剂（纺织、造纸、皮革、建筑）等33

2、442乳液聚合组分乳液聚合主要特点：油溶性¾以水为介质，环保、成本低；单体水¾聚合速度快，分子量高；¾乳液制品可以直接作为涂料和粘合剂。粉料颗粒小，分散介质乳液聚合适合于某些特殊使用场合；引发剂¾由于使用乳化剂，聚合物不纯。后处理复杂，成本高。水溶性乳化剂其它助剂分散、稳定、增溶556612.1单体不同单体在水中的溶解度及乳胶粒中单体和聚合物的质量比¾种类：乙烯基单体、共轭二烯单体、丙烯酸酯类单体单体温度水溶性乳胶粒中单体和℃质量分数，%mol/L聚合物的质量比¾选择单体时注意：二甲基苯乙烯450.6×10-22.7×10170.9-1.7甲基苯乙烯451.2×10-26.1×1017

3、0.6-0.9•单体可以增溶溶解但不能全部溶解于乳化剂的水溶液；苯乙烯453.6×10-22.1×10181.1-1.7•能在发生增溶溶解作用的温度下进行聚合；丁二烯258.2×10-29.1×10180.8氯丁二烯251.1×10-27.5×10181.7•与水或乳化剂无任何作用；异戊二烯－－－0.85氯乙烯501.061.0×10200.84•单体的纯度：提纯？甲基丙烯酸甲酯451.509.0×10192.5•单体的水溶性：不但影响聚合速率，还影响乳胶粒中醋酸乙烯酯282.51.75×10206.4丙烯酸甲酯455.63.9×10206-7.5单体与聚合物的质量比。丙烯腈508.5

4、9.6×1020－7788¾关于丙烯酸酯类单体共聚¾关于单体共聚膜的性质单体的种类室外耐久性甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯•相容性问题：如果共聚单体中其中一个单体极少溶于硬度甲基丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸水，而另一个单体非常容易溶于水但不溶于前一个单柔韧性丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯体，则反应难以进行（如MAN的应用）。抗水性甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯•共聚过程中的单体竞聚率与共聚物组成关系；抗撕裂性甲基丙烯酰胺、丙烯腈•共聚物的玻璃化温度与最低成膜温度。耐溶剂性丙烯腈、氯乙烯、甲基丙烯酰胺丙烯酸羟乙（丙）酯、N-羟甲基丙烯酰胺、引入反应基团丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺9910102.2乳化

5、剂及其乳化作用2.2.1乳化剂的定义亲水极性基团亲水端乳化剂一种表面活性物质，当一种物质加入到某液体中，亲油极性基团亲油端能使其表面张力显著降低。例：硬脂酸钠（肥皂），C17H35COONaOCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2ONa+表面张力表面活性物质浓度亲油非极性基团亲水极性基团11111222.2.2乳液聚合中乳化剂作用通过添加乳化剂使互不相容的油、水两相分散而形成乳化作用：能降低水的表面张力,能形成胶束,有增溶作用,稳定而难以分层的乳液。对单体液滴有保护作用,能使单体和水组成的体系成为稳定的难以分层的乳液。ß

6、分散作用（dispersion):降低界面张力，使单体分散成小液滴；空气降低表面张力ß稳定作用（stbilititabilization）：水在液滴表面形成保护层使乳液稳定；ß增溶作用（solubilization）：例表面张力-3使部分单体溶于胶束内。纯水73×10N/m-3水-十二烷基硫酸盐30×10N/m（浓度：0.016mol/L）13131414乳化剂在水中的溶解过程作用2.2.3乳化剂种类（亲水基团的性质）ß乳化剂浓度很低时，以分子状态溶于水中；ß阴离子型（anionic)：活性部分为阴离子ß浓度达到一定值（CMC）后，乳化剂分子开始形成¾是乳液聚合中使用最广泛的乳化剂。聚

7、集体（约50~150个分子），称为胶束。¾由于阴离子型乳化剂外层具有静电荷，所以其机械稳定性好，化学稳定性差。R=CnH2n+1硬脂酸盐:R-COOMCMC松香酸盐:C19H29COOMn<9,不能形成胶束；烷基硫酸盐:ROSOMn=10,能形成胶束,乳化能力较差；3乳化剂分子烷基磺酸盐:R-SOMn=12~18,乳化效果最好；3烷基芳基磺酸盐:R——－SO3Mn>22,不能分散于水中，不能形成胶束。1515162.2.3乳化剂种类（亲水基团的