乳液聚合

《乳液聚合》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、乳液聚合乳液聚合(emulsionpolymerization)是高分子合成过程中常用的一种合成方法，因为它以水作溶剂，对环境十分有利。在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌,使单体在水中分散成乳状液,由引发剂引发而进行的聚合反应。特点　　优点:　　(1)聚合热易扩散,聚合反应温度易控制;　　(2)聚合体系即使在反应后期粘度也很低,因而也适于制备高粘性的聚合物;　　(3)能获得高分子量的聚合产物;　　(4)可直接以乳液形式使用　　可同时实现高聚合速率和高分子量。在自由基本体聚合过程中，提高聚合速率的因素往往会导致产物分子量下降。此外，乳液体系的粘度低，易于传热和混合，生产容易控制

2、，所得胶乳可直接使用，残余单体容易除去。缺点是聚合物含有乳化剂等杂质影响制品性能;为得到固体聚合物,还要经过凝聚、分离、洗涤等工序；反应器的生产能力也比本体聚合时低。　　缺点:　　需破乳,工艺较难控制编辑本段组成与作用　　1单体　　2水　　3引发体系　　引发体系主要是油溶性或水溶性引发剂。油溶性引发剂主要有偶氮引发剂和过氧类引发剂，偶氮类引发剂有偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯引发剂等，水溶性引发剂主要有过硫酸盐、氧化还原引发体系、偶氮二异丁脒盐酸盐（V-50引发剂）、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐（VA-044引发剂）、偶氮二异丁咪唑

3、啉（VA061引发剂）、偶氮二氰基戊酸引发剂等。　　4乳化剂　　乳化剂是可使互不相容的油与水转变成难以分层的乳液的一类物质。乳化剂通常是一些亲水的极性基团和疏水（亲油）的非极性基团两者性质兼有的表面活性剂。　　(1)种类　　(i)阴离子型:亲水基团一般为-COONa,-SO4Na,-SO3Na等,亲油基一般是C11~C17的直链烷基,或是C3~C6烷基与苯基或萘基结合在一起的疏水基;　　(ii)阳离子型:通常是一些胺盐和季铵盐　　(iii)两性型:氨基酸　　(ⅳ)非离子型:聚乙烯醇,聚环氧乙烷等乳液聚合(2)作用　　(i)降低表面张力,便于单体分散成细小的液滴,即分散单体;

4、　　(ii)在单体液滴表面形成保护层,防止凝聚,使乳液稳定;　　(iii)增溶作用　　(3)主要参数　　(i)临界胶束浓度(简称CMC):CMC越小,越易形成胶束,乳化能力越强.　　(ii)亲水亲油平衡值(HLB值):8-18为宜　　(iii)三相平衡点与浊点编辑本段乳液聚合机理　　1乳化体系各组分在各相中的分布情况　　2成核期　　根据聚合反应速率、及体系中单体液滴、乳胶粒、胶束数量的变化情况，可将乳液聚合分为三个阶段。　　第一阶段称乳胶粒形成期，或成核期、加速期，直至胶束消失。　　第二阶段称恒速期。　　第三阶段称降速期。　　乳液聚合的机理现在还在讨论中，没有定论。从历史上

5、看，乳液聚合机理主要有以下三个：　　1，1945年W.D.Harkins提出的胶束理论。在当时的情况下，对于乳液聚合机理有两种看法，即机械搅拌形成的单体液滴聚合形成粒子以及单体相与水相界面形成粒子。W.D.Harkins担任美国橡胶研究所的所长，在他的组织下，首先实验证明了普通的机械搅拌不可能使油性苯乙烯形成乳液聚合后大小的聚苯乙烯粒子，同时从能量的角度考虑，理论上普通机械搅拌也不可能提供足够维持那么小粒子所需的表面能。其次，他们做了一个将苯乙烯蒸汽通过含引发剂（H2O2）水溶液的实验，发现也可以形成粒径较大的粒子。他们认为苯乙烯蒸汽与水溶液之间不存在界面，因而，界面形成粒

6、子的说法是错误的。同时由于生成的粒子较大，所以，他们得出结论单体液滴形成的粒子粒径一定很大。在此基础上，W.D.Harkins提出了胶束理论，即当乳化剂分子浓度超过临界胶束浓度（见表面活性剂）时，则从水相中沉淀出来形成胶束。图一W.D.Harkins认为乳液聚合后的粒子是胶束中的单体聚合形成的。聚合过程（见图1）是：在单体相与水相之间存在一个扩散层；胶束进入扩散层，单体分子扩散进入胶束；胶束捕获水相中的自由基聚合。　　但是，Harkins没有给出其动力学模型，因而，该机理没有引起太多的议论，直到1948年，Smith-Ewart依据Harikins的胶束理论建立了一系列的计

7、算粒子数及聚合动力学模型后，该机理才被广泛讨论，并命名为Harkins胶束成核理论。但是，其原来的说法也被篡改成图2中的说法（也是教科书书中常见的说法），即，取消了界面扩散而代之以单体分子从单体相扩散进入水相，然后，水相中的单体分子扩散进入胶束。这种说法在热力学上是非常有争议的，尤其是象苯乙烯这种难溶性单体，依靠扩散，它在水相中浓度不可能支持粒子中所需的高单体浓度。另外，Smith-Ewart将乳液聚合动力学分成三个阶段，即成核阶段（IntervalI）、等速聚合阶段（IntervalII）以及减速聚合阶段（Int