乳液聚合及聚合物乳液
乳液聚合应用
乳液聚合应用一、乳液聚合简介乳液聚合是一种工业生产中常用的聚合物合成方法，通过乳化剂的作用，将单体分散在水中形成稳定的乳液，并以此为基础进行聚合反应。
乳液聚合的优点在于能够得到高分子量且粒径分布均匀的聚合物颗粒，而且整个聚合过程易于控制，因此在涂料、粘合剂、塑料、纤维等领域得到广泛应用。
二、乳液聚合的应用领域1.涂料：乳液聚合技术生产的乳胶漆具有无毒、无味、不燃等优点，广泛应用于建筑、家具、汽车等领域的涂装。
由于乳液聚合生产的乳胶漆具有良好的耐水性、耐擦洗性和装饰性，因此在高端涂料市场占据重要地位。
2.粘合剂：乳液聚合生产的聚合物乳液可加工成各种粘合剂，如万能胶、地板胶、壁纸胶等。
这些粘合剂具有粘附力强、无毒环保、使用方便等特点，被广泛应用于建筑、装修、包装等领域。
3.塑料：部分乳液聚合物可以用于制造塑料。
与其他塑料材料相比，乳液聚合物具有环保无毒、优良的加工性能和力学性能等特点，因此在医疗器械、食品包装等领域有广泛的应用。
4.纤维：部分乳液聚合物可以用于生产纤维。
这类纤维具有良好的保暖性、抗静电性、阻燃性等特点，被广泛应用于纺织品、服装等领域。
三、乳液聚合的主要产品1.苯丙乳液：苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚得到的，主要用于生产建筑涂料、家具涂料和汽车涂料等。
苯丙乳液具有优良的耐候性、耐水性、耐碱性等特点，且价格相对较低，因此在市场上占据主导地位。
2.醋丙乳液：醋丙乳液是由醋酸乙烯酯和丙烯酸酯单体经乳液共聚得到的，主要用于生产纸张涂层、皮革涂层和织物涂层等。
醋丙乳液具有较好的粘附力、透明性和成膜性等特点，且对人体无毒无害，因此在许多领域得到广泛应用。
3.硅丙乳液：硅丙乳液是由硅氧烷和丙烯酸酯单体经乳液共聚得到的，主要用于生产高档建筑涂料、家具涂料和汽车涂料等。
硅丙乳液具有优良的耐候性、耐水性、耐污性和装饰性等特点，且不易受到紫外线的侵蚀，因此具有较长的使用寿命。
4.丁苯乳液：丁苯乳液是由丁二烯和苯乙烯经乳液共聚得到的，主要用于生产轮胎帘子布涂层、输送带涂层和矿山带涂层等。
乳液聚合的主要特点
乳液聚合的主要特点
乳液聚合是一种常见的聚合方法，其主要特点包括以下几个方面： 1. 比较容易控制反应条件。
乳液聚合可以在相对温和的反应条
件下进行，例如常温下或低于室温，无需高温或高压。
同时，反应过程中不需要使用有害的溶剂，使得该方法更为环保、经济。
2. 产物具有良好的分散性和稳定性。
在乳液聚合中，聚合物通
常与水或其他溶剂混合后形成胶体颗粒，这些颗粒具有良好的分散性和稳定性，可以在很长时间内保持不变。
3. 适用于大规模生产。
在工业应用中，乳液聚合常常被用于大
规模生产，因为它可以通过简单的连续反应过程实现高产率的生产。
4. 可以制备各种功能性聚合物。
通过调节反应条件和所用的单
体种类，可以制备出各种具有特殊性能的聚合物，例如抗菌、抗氧化、自修复等性能的聚合物。
5. 广泛应用于各个领域。
乳液聚合具有广泛的应用领域，例如
涂料、胶黏剂、塑料、纤维等。
其中，涂料是乳液聚合最主要的应用领域之一，因为它可以制备出低挥发性有机物（VOC）的环保涂料。
综上所述，乳液聚合具有许多优点，是一种常见的聚合方法，被广泛应用于工业生产和科学研究中。
- 1 -。
乳液聚合的原理
乳液聚合的原理乳液聚合是一种重要的聚合方法，它是通过在水相中形成乳液，然后在乳液中进行聚合反应，最终得到聚合物产品。
乳液聚合具有许多优点，例如可以在水相中进行反应，操作简便，产品纯度高等。
下面将介绍乳液聚合的原理及其相关内容。
首先，乳液聚合的原理是基于乳液的形成和稳定机制。
乳液是由两种不相溶的液体组成的，其中一种液体分散在另一种液体中形成微小的液滴。
在乳液中，分散相的液滴被分散剂包裹，形成稳定的乳液系统。
在乳液聚合中，单体和引发剂溶解在水相中，通过机械搅拌或超声波等方法将单体和引发剂均匀地分散到水相中，形成乳液。
其次，乳液聚合的过程主要包括乳化、聚合和固化三个阶段。
首先是乳化阶段，单体和引发剂在水相中形成乳液，乳化剂的选择和使用对乳化效果有着重要的影响。
其次是聚合阶段，通过加热或添加引发剂等方法，使得单体在乳液中发生聚合反应，形成聚合物微球。
最后是固化阶段，将聚合物微球进行固化处理，得到最终的聚合物产品。
乳液聚合的原理具有许多优点。
首先，乳液聚合可以在水相中进行反应，无需使用有机溶剂，有利于环保和资源节约。
其次，乳液聚合操作简便，不需要复杂的设备和条件，适用于工业化生产。
另外，乳液聚合产品的纯度较高，微球尺寸均匀，可以根据需要进行调控，广泛应用于涂料、胶粘剂、油墨等领域。
总之，乳液聚合是一种重要的聚合方法，其原理是基于乳液的形成和稳定机制，包括乳化、聚合和固化三个阶段。
乳液聚合具有操作简便、产品纯度高等优点，适用于涂料、胶粘剂、油墨等领域。
希望本文能够对乳液聚合的原理有所了解，为相关领域的研究和应用提供帮助。
浅析乳液聚合的合成原理及和材料及稳定性
浅析乳液聚合的合成原理及和材料及稳定性在乳液聚合过程中，乳化剂的种类、用量与用法、pH值、引发剂的类型、搅拌形状与搅拌速度、加料方式、聚合工艺等都会影响到聚合物乳液的稳定性。
功能性单体如硅烷偶联剂、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯等作为交联单体参与共聚，在一定程度上可提高乳液的稳定性，但因具有极强的亲水性，聚合过程中若在水相发生均聚形成水溶性大分子，容易产生絮凝现象，极易破乳。
因而选择合适的乳化体系和聚合工艺对乳液聚合过程的稳定性具有极重要。
聚合物乳液承受外界因素对其破坏的能力称为聚合物乳液的稳定性。
在乳液聚合过程中局部胶体稳定性的丧失会引起乳胶粒的聚结形成宏观或微观的凝聚物，即凝胶现象。
凝胶多为大小不等、形态不一的块状聚合物，有的发软、发粘，有的发硬、发脆、多孔。
在搅拌作用下凝胶分散在乳液中，可通过过滤法或沉降法除去，但有时也会形成大量肉眼看不到的、普通方法很难分离的微观凝胶，使乳液蓝光减弱颜色发白，外观粗糙。
严重时甚至整个体系完全凝聚，造成抱轴、粘釜和挂胶现象。
凝聚物的生成在乳液研究和生产中具有极大的危害性，它不仅降低单体的有效转化率，增加聚合装置的停机时间和处理的费用，而且还会加大各釜和各批次间产品性能的不一致性，污染环境。
目前比较权威的用于解释聚合物乳液稳定性的理论是双电层理论和空间位阻理论。
乳胶粒子的表面性质与吸附或结合在其上的起稳定作用的物质有关，酸性、碱性离子末端以及吸附在乳胶粒表面上的乳化剂在一定的pH值下都是以离子形式存在的，使乳胶粒子表面带上一层电荷，从而在乳胶粒子之间就存在静电斥力，乳胶粒难于互相接近而不发生聚结。
当乳胶粒表面吸附有非离子型乳化剂或高分子保护胶体时，其稳定性则与空间位阻有关。
乳化剂的选择是决定乳液聚合体系稳定性的关键因素之一。
乳化剂虽不直接参与反应，但乳化剂的种类及用量将直接影响到引发速率、链增长速率以及聚合物的分子量和分子量分布。
此外乳化剂的类型、用量和加入方式对乳胶粒的粒径和粒径分布、乳液粒度也有着决定性的影响。
举例说明经典乳液聚合
举例说明经典乳液聚合经典乳液聚合是一种常见的化学反应过程，通过将乳液中的多个单体分子聚合在一起形成高分子化合物。
这种聚合过程在化妆品、涂料、医药和塑料等领域有广泛的应用。
下面列举了十个经典乳液聚合的例子。
1. 丙烯酸乳液聚合：将丙烯酸单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子聚丙烯酸。
这种聚合反应常用于制备水性涂料和粘合剂。
2. 乳胶聚合：将丁苯乳液和丙烯酸单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子丁苯乳液。
这种聚合反应常用于制备乳胶漆和乳胶胶水。
3. 乳胶乳化聚合：将丙烯酸单体和丁苯乳液加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子乳胶乳化聚合物。
这种聚合反应常用于制备乳胶胶水和乳胶漆。
4. 乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯：将乙烯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，乙烯单体发生聚合反应，形成高分子聚醋酸乙烯酯。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
5. 聚氨酯乳液聚合：将异氰酸酯和多元醇加入到乳液中，通过引发剂的作用，异氰酸酯和多元醇发生聚合反应，形成高分子聚氨酯。
这种聚合反应常用于制备弹性体和涂料。
6. 聚丙烯酸酯乳液聚合：将丙烯酸酯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸酯单体发生聚合反应，形成高分子聚丙烯酸酯。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
7. 乳液聚合制备丙烯酸酯共聚物：将丙烯酸酯单体和其他单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，各种单体发生共聚反应，形成高分子丙烯酸酯共聚物。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
8. 乙烯乳液聚合：将乙烯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，乙烯单体发生聚合反应，形成高分子聚乙烯。
这种聚合反应常用于制备塑料和纤维。
9. 乳液聚合制备聚酰胺：将酰胺单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，酰胺单体发生聚合反应，形成高分子聚酰胺。
这种聚合反应常用于制备纤维和涂料。
10. 丙烯酸酯共聚物乳液聚合：将丙烯酸酯单体和其他单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，各种单体发生共聚反应，形成高分子丙烯酸酯共聚物乳液。
乳液聚合的机理
乳液聚合的机理
乳液聚合是一种乳液中两种或多种不溶性物质通过化学反应进行聚合的过程。
通常情况下，乳液聚合是通过引入引发剂、稳定剂和聚合单体到乳液中进行。
乳液聚合的机理包括以下几个步骤：
1. 乳液稳定剂的作用：乳液稳定剂的作用是使乳液保持稳定的分散状态。
乳液稳定剂通常是非离子表面活性剂、离子表面活性剂或高分子物质。
乳液稳定剂可以降低乳液的表面张力，并形成一层稳定的表面膜，防止乳液中的微粒互相聚集。
2. 引发剂的添加：引发剂是一种能够引发聚合反应的物质，如过氧化物、光敏剂等。
引发剂的添加可以在适当的条件下引发聚合反应。
3. 聚合单体的反应：聚合单体是指能够进行聚合反应的单体分子。
聚合单体会在引发剂的作用下发生聚合反应，由单体分子逐渐连接形成聚合物链。
4. 生成乳液聚合物：聚合反应进行一段时间后，聚合物链逐渐增长并扩散到整个乳液中。
最终形成聚合物颗粒，即乳液聚合物。
乳液聚合的机理涉及许多因素，如温度、引发剂浓度、聚合单体浓度、乳液稳定剂的类型和浓度等。
控制这些因素可以调控乳液聚合过程中的聚合速度和聚合物的性质。
乳液聚合的优点和缺点
乳液聚合是一种广泛使用的聚合方法，它的优点和缺点如下：
优点：
环境友好：相对于传统的溶液聚合方法，乳液聚合使用水作为溶剂，因此在环境友好性方面具有明显优势。
高分子分散性好：乳液聚合中，聚合物以微米级别的小粒子形式存在于水相中，这使得聚合物分散性良好，不易出现聚合物粘连和聚集现象。
可调性强：乳液聚合可以通过改变聚合反应条件（如反应温度、聚合物浓度、乳化剂用量等）来调节聚合物粒子大小、形状和分子量分布等性质。
生产效率高：乳液聚合可以在大型反应器中进行，使得大规模生产成为可能。
此外，它还可以通过控制反应速率来实现高效生产。
缺点：
工艺复杂：乳液聚合需要选择合适的乳化剂、稳定剂和反应条件，这需要对聚合物的特性有一定的了解，并进行反复的试验和调整。
需要高能耗：在乳液聚合过程中，需要将水相和有机相混合，然后进行加热、搅拌等处理，这会消耗大量的能量。
容易受到污染：由于聚合物以微米级别的小粒子存在于水相中，容易受到污染物的影响，使得聚合物质量不稳定。
乳液聚合法合成聚合物材料
乳液聚合法合成聚合物材料(2007-03-08 16:11:42)转载分类：现代水性涂料乳液聚合作为一种重要的制造聚合物的方法，可通过将聚合物乳液破乳、盐析、水洗、干燥等工艺过程制造橡胶、塑料及树胶等。
（1）用乳液聚合法可大量地生产合成橡胶丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁吡橡胶、聚硫橡胶、聚丙烯酸酯橡胶丁吡橡胶：又称丁二烯-乙烯基吡啶橡胶。
一种合成橡胶。
是丁二烯与乙烯基吡啶或其衍生物的共聚物。
通常是丁二烯与2-甲基-5-乙烯基吡啶的共聚物。
有乙烯基吡啶的臭气。
玻璃化温度是-65~-75℃。
其特点是耐温性能优越。
其硫化胶具有较高的拉伸强度、伸长率、耐屈挠和耐撕裂等性能。
用于制造在高温下与各种溶剂接触的垫片、密封圈等橡胶制品。
可由丁二烯与2-甲基-5-乙烯基吡啶于50℃下经乳液聚合制得。
聚硫橡胶：聚硫橡胶属特种合成橡胶。
其硫化制品有优良的耐油、耐溶剂、耐碱、耐海水腐蚀、耐紫外光和高能辐射、耐冲击、低透汽率、良好的低温挠曲性，电绝缘性和对金属非金属材料的粘结性及良好的施工性能。
因而在国防工业和工农业生产中获得广泛应用。
我院自20世纪50年代即开始研究。
产品分固态、液态、水分散体三大类。
国外聚硫橡胶主要品种我院均能生产，质量水平相当，并可根据不同使用要求协商试制。
聚硫橡胶主要用作固体火箭推进剂、粘合剂、航空耐油密封材料、粘接密封剂、耐油涂料、填缝材料、灌注密封料、树脂增韧剂等，在航空、石油、化工、船舶、汽车、建筑、机电、仪表、农机、水利电力和铁路等部门广泛应用。
（2）用乳液聚合法可以大量的生产合成塑料、合成树脂及聚合物乳液乳液法聚氯乙烯树脂（又称糊树脂）、ABS树脂、聚三氟氯乙烯树脂、聚四氟乙烯、聚丙烯酸酯及其聚合物乳液等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
乳 液 聚 合
王 国 军
北 京 2015年7月Biblioteka 目 录乳液聚合基础知识
乳液聚合基本原理与机理
聚合物乳液基础知识
乳液聚合的实施
乳液聚合基础知识
乳液聚合定义：
在乳化剂的作用和机械搅拌下，单体在水中分散成乳状 液，由引发剂引发进行的自由基聚合方法。 单体在水中由乳化剂分散成乳液状态的聚合，称作乳液 聚合。 主要组分：单体、水、乳化剂、引发剂 自由基聚合机理（四大自由基聚合：本体聚合、溶液聚 合、悬浮聚合、乳液聚合）
分散阶段（聚合前段） 乳胶粒生成阶段（聚合I段） 乳胶粒增长阶段（聚合II段） 聚合完成阶段（聚合III段）
乳液聚合机理
分散阶段（聚合前段）
M
M
增容胶束
M
胶束
M
M
单体液滴 M
M
~1μm
分散阶段乳液状态示意图
乳液聚合基础知识
乳液聚合单体
不同单体赋予聚合物的主要性能
单体 甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、(甲基)丙烯酸 丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸 丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯 (甲基)丙烯酸的高级酯、苯乙烯 甲基丙烯酰胺、丙烯腈 (甲基)丙烯酸酯 低级丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯 各种交联单体 赋予聚合物的主要性能 硬度、附着力 耐溶剂性、耐油性 柔韧性 耐水性 耐磨性、抗划伤 耐候性、耐久性、透明性 抗沾污性 耐水性、耐磨性、硬度、拉 伸强度、附着强度、耐溶剂 性、耐油性等
乳液聚合基本原理
（2）离子型乳化剂的双电层静电排斥作用
双电层是建立在静电力和 扩散力之间的平衡。由于乳胶 粒表面带有电荷，故彼此之间 存在静电排斥力。而且距离越 接近而不发生聚集，从而使乳 液具有稳定性。
+
固定层 吸附层
近排斥力越大，使乳胶粒难以
带负电的乳胶粒双电层示意图
+
+
+ + _ _ _ + _ _ _ _ + _ 乳胶粒 _ + _ _ _ + + +
氧化还原引发体系
氧化剂与还原剂电子转移产 生自由基 自由基易受到氧气的破坏 可在较低温度下反应 有吊白块体系、双氧水体系
乳液聚合基础知识
保护胶体
水溶性共聚物 目的是为了控制乳胶颗粒尺寸及分布，提高乳液稳定性 保护胶体一部分吸附在乳胶颗粒表面，一部分溶解在水中 吸附在乳胶颗粒表面的部分形成一定厚度的水化层，阻碍 乳胶颗粒并聚 溶解在水中的部分增加乳液粘度 保护胶体主要起空间位阻稳定作用，对乳液抗电解质特别 有效，但对耐水性不利 常用的保护胶体：聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚环氧乙烷、 纤维素醚、阿拉伯树胶等
+
乳液聚合基本原理
（3）空间位阻的保护作用
水合层
乳化剂使液滴或乳胶粒 周围形成有一定厚度和强度 的水合层，起空间位阻的保 护作用 。这种作用阻碍了液 滴或乳胶粒之间的聚集而使 乳液稳定。
具有空间位阻作用的水合层示意图
乳胶粒
乳液聚合机理
乳液聚合过程的体系相转变：
液-液体系 → 液-固体系
乳液聚合过程的四个阶段：
乳液聚合基础知识
乳液聚合体系组成：
水：分散介质，去离子水 单体 引发剂（水溶性、油溶性） PH调节剂（PH缓冲剂） 乳化剂（阴离子型、阳离子型、非离子型、反应型） 链转移剂（水溶性、油溶性） 保护胶体 消泡剂 杀菌剂 P P P
乳液聚合基础知识
乳液聚合单体
乳液聚合基础知识
乳液聚合的缺点：
聚合物乳液中乳化剂、引发剂残基等杂质不易除尽，影响 乳液纯度、电性能等； 由乳液制备高纯度聚合物胶粉，需要破乳，洗涤，脱水， 干燥等工艺，生产成本高。
乳液聚合基础知识
乳液聚合的应用：
合成橡胶：丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等 合成树脂：聚氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯及其共聚物、 聚丙烯酸酯类共聚物等 粘合剂、涂料：白胶、乳胶漆等 各种助剂（纺织、造纸、建筑）等
APEO：辛基酚、壬基酚类乳化剂，属于非离子乳化剂，具有类似雌性激 素作用，能危害人体正常的激素分泌，即所说的“雌性效应”和畸变。
乳液聚合基础知识
引发剂
按自由基的生 成机理可分为
热分解引发剂
受热分解产生自由基 水溶性：过硫酸钾（KPS） 过硫酸铵（APS）等 油溶性：偶氮二异丁腈 （AIBN）、过氧化苯甲酰 （BPO）等
常用的丙烯酸酯单体：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸 正丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯 酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯等。 常用的共聚单体：乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈、顺丁烯 二酸二丁酯、偏二氯乙烯、氯乙烯、丁二烯、乙烯等。 其它功能性单体：(甲基)丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康 酸、(甲基)丙烯酰胺、丁烯酸等以及交联单体(甲基)丙烯 酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯等。
乳液聚合基础知识
乳化剂
乳化剂属于表面活性剂，一端亲油一端亲水，乳液聚合过 程中，亲油端吸附在油性单体上，亲水端伸向水相，从而 形成稳定体系。 按亲水基团不同，乳化剂可分为： 阴离子型乳化剂 阳离子型乳化剂 非离子型乳化剂 两性乳化剂 反应型乳化剂
阴离子和非离子 是使用最为广泛 的乳化剂
乳液聚合基础知识
乳液聚合的优点：
反应体系粘度低，稳定性优良，反应热易导出； 聚合速度快，分子量高； 以水为介质，成本低，环境污染小，产品环保型好； 所用设备工艺简单，操作方便灵活，可连续生产； 聚合物乳液可直接用作水性涂料、粘合剂、皮革、纸张、 织物的处理剂和涂饰剂、水泥添加剂等。
乳液聚合基本原理
乳化现象
在水中加入一定数量（超过临界胶束浓度）的乳化剂， 经搅拌后形成乳化液体，停止搅拌后不再分层，这种现象称 为乳化现象。 这种稳定的非均相液体即是乳状液，简称乳液。
乳液稳定的条件（3个条件）
乳液聚合基本原理
（1）乳化剂使分散相和分散介质的表面张力降低
以表面活性剂作为乳化剂时，乳化剂使分散相和分散介 质的界面张力降低, 使液滴和乳胶粒的自然聚集的能力大大 降低，因而使体系稳定性提高。但这样仅使液滴和乳胶粒有 自聚集倾向，不能彻底防治液滴之间的聚集。