实验讲义十八 乳液聚合——聚醋酸乙烯酯乳胶的合成.doc

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1、实验十八乳液聚合——聚醋酸乙烯酯乳胶的合成概述聚醋酸乙烯酯乳液(Polyvinylacetate,简称PVAc)最重要的应用是作为胶粘剂，它除了具有粘接强度大、耐久性好、粘结层坚韧、使用温度范围宽、制造成本低廉外，还具有其他胶粘剂不可比拟的无毒、无腐蚀和优良的环保性能，在胶粘剂中所占的比例也越来越大。被广泛用于木材加工、家具组装和建筑装潢等领域。PVAc乳液也存在一些缺点，主要是耐水性差，在湿热条件下其粘接强度会有很大程度下降，其成膜的抗蠕变性差。因此，为了更好满足市场的要求，扩大其应用范围，许多研究者对PVAc乳液进行改性。主要集中在共混、共聚、保护胶体、乳化体系

2、和引发体系等方面。一、实验目的1．掌握乳液聚合的实验方法和乳液聚合的特点。2．掌握实验室制备聚醋酸乙烯酯乳液的方法。3．了解乳液聚合的配方及乳液聚合中各组分的作用。二、实验原理乳液聚合是指单体在溶解有乳化剂的分散介质中被分散为增溶胶束，在水溶性引发剂作用下进行的聚合反应。乳化剂是高分子乳液聚合的重要成份，乳化剂的选择十分重要。作为表面活性剂，可有利于降低单体与水的表面张力，增加单体在水中的溶解度，形成胶束和乳液单体液滴。常用乳化剂除聚乙烯醇外，还有乳化剂OP(聚氧乙烯辛酚醚)和聚氧乙烯蓖麻油等。通常使用复合型乳化剂。乳化剂用量通常为0.3%～0.5%。临界胶束浓度C

3、MC、亲水亲油平衡值HLB和三相平衡温度是乳化剂最重要的三个性能指标。将能够形成胶束的最低乳化剂的浓度称为“临界胶束浓度”。亲水亲油平衡值HLB的大小反应乳化剂的亲水、亲油性倾向的相对大小；三相平衡温度则是乳化剂在水中能够以分子分散、胶束和凝胶（即未完全溶解的乳化剂）三种状态稳定存在的最低温度。高于此温度时凝胶完全溶解胶束，体系中只存在分子分散和胶束两种分散状态的乳化剂，此时的乳液就相当稳定；低于此温度时凝胶析出，胶束浓度大大降低从而失去乳化作用，因此必须选择三相平衡点低于聚合反应温度的乳化剂才能够保证乳液聚合反应顺利进行。非离子型乳化剂不存在三相平衡点而只存在“浊

4、点”。所谓浊点是指非离子型乳化剂具有乳化作用的最高温度，高于此温度时乳化剂与水发生相分离而沉淀析出，不再具有乳化作用，所以选择非离子型乳化剂时必须选择浊点高于聚合反应温度的乳化剂。在乳液聚合中，有两种粒子成核过程，即胶束成核和均相成核。醋酸乙烯酯为水溶性较大单体，28℃下在水中溶解度为2.5％。因此它主要以均相成核形成乳胶粒。均相成核即水相聚合生成的短链自由基在水相中沉淀出来。沉淀粒子从水相和单体滴液吸附乳化剂分子而稳定。接着又扩散入单体，形成乳胶粒的过程。聚合反应采用引发剂，按自由基聚合的反应历程进行聚合，主要聚合反应式如下：在乳液聚合中，为了使聚合反应平稳地进行

5、，通常都需要将单体和引发剂分批次加入，或者采用连续滴加的方式。本实验分两步加入少许的单体、引发剂和和乳化剂进行预聚合，可生成很小的乳胶粒子，再滴加单体，在一定的搅拌条件下使其在原来形成的乳胶粒子上继续生长得到的乳胶粒子，不仅粒度较大，而且粒度分布均匀。这样保证了乳胶在分子量较大时仍具有较低的黏度。聚乙烯醇具有保护胶体的作用，用量为单体量的2%～4%。三、试验仪器及试剂1．仪器：机械搅拌器，恒温水浴锅，控温温度计，250ml三颈瓶，50ml恒压滴液漏斗，回流冷凝管，Y型管，通氮系统。2．试剂：聚乙烯醇，乳化剂OP-10，醋酸乙烯酯，过硫酸铵，邻苯二甲酸二丁酯，碳酸氢钠

6、。试剂名称醋酸乙烯酯聚乙烯醇乳化剂OP-10过硫酸铵去离子水用量（g）20+40+2061178四、实验步骤1．安装好实验装置，检查电动搅拌器是否正常工作。2．将称量好的6克乳化剂聚乙烯醇、1克助乳化剂OP-10、78克去离子水加入三颈瓶中，开启搅拌器，溶解后加入单体20克。用5毫升水溶解1克的过硫酸铵，一半溶液加入三颈瓶中，加热。3．控制瓶内温度为65℃～70℃。将40g单体醋酸乙烯酯加入滴液漏斗，匀速地往瓶中滴加，控制在30min加完。4．将余下一半的过硫酸铵溶液加入三颈瓶中，再将余下的20g单体醋酸乙烯酯滴加入三颈瓶中。5．将温度升高至90～95℃，升温速度以

7、不产生泡沫为宜，在此温度下聚合至无回流液产生为止。6．冷却降温至50℃，加入5ml水配制的0.25g碳酸氢钠溶液，再加入10g邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂），搅拌冷却至室温。图实验装置图五、结果与讨论1．搅拌在聚醋酸乙烯乳液生产中的作用？2．为什么要严格控制单体滴加速度和聚合反应温度？六、注意事项1．单体醋酸乙烯酯是一种低分子量的合成树脂，具有酸性气味，外观为无色的液体，不溶于水。沸点71～73℃。高度易燃，应远离火种存放。使用时应避免吸入蒸气。2．本实验添加的聚乙烯醇具有保护胶体的作用，用量应控制为单体量的2%～4%。