实验一 苯乙烯-丙烯酸酯乳液聚合及性能测定
苯丙乳液的改性及性能研究
摘要目前人们对生活品质的要求在不断提高，绿色环保的理念深入人心，苯丙乳液作为水性涂料的成膜物质具有污染小，成膜温度低，粘结强度高等优点。
但是在耐水性，防腐性，耐磨性等方面存在一些不足，因此对其进行功能化改性受到了广泛的重视。
本文首先综述了近年来石墨烯，有机硅，有机氟，自交联单体等功能性原料改性丙烯酸酯乳液的研究进展，同时详细的介绍了改性后的丙烯酸树脂乳液的应用，并对今后的发展进行展望。
其次利用不同的功能单体对苯丙乳液进行改性，并对制备的乳液的性能进行一系列的分析和研究。
研究结果表明，采用羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺/己二酸二酰肼、乙烯基三乙氧基硅烷为交联单体，当羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸含量为5%时，乳液的吸水率达到最低; 双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼比例为1:1时，乳胶膜的交联度最大; 乙烯基三乙氧基硅烷含量为4%时，乳胶膜表现出了优异的耐热性能，且乳液及乳胶膜的综合性能达到最好。
最后采用KH560、KH570和KH590三种硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行表面修饰，然后通过机械共混的方法将功能化氧化石墨烯添加到苯丙乳液中完成对苯丙乳液的改性。
结果表明，KH560、KH570和KH590添加量分别为0.5%、0.7%、0.3%时，乳液的防腐蚀性能、耐介质性和耐盐雾性能达到最优。
研究还发现，采用反应型乳化剂SR-10，且当叔碳酸乙烯酯和苯乙烯的质量比为1:9时乳液的吸水率最低，乳液和乳胶膜的综合性能最好。
关键词苯丙乳液；自交联；氧化石墨烯；硅烷偶联剂；叔碳酸乙烯酯AbstractIn recent years, people's requirements for quality of life are constantly improving, and the concept of green environmental protection is deeply rooted in people's minds. As a film-forming substance for water-based paints, styrene-acrylic emulsion has advantages of low pollution, low film forming temperature and high bonding strength. However, styrene-acrylic emulsion has some shortcomings in water resistance, corrosion resistance and wear resistance, so its functional modification has received extensive attention.First, the research progress of acrylate emulsion modified by graphene, silicone, organic fluorine and self-crosslinking monomer in recent years were reviewed in this paper. The application of modified acrylic resin emulsion was introduced in detail, and the future development was prospected. Then styrene-acrylic emulsion was modified by different functional monomers, and the properties of the prepared emulsions were analyzed and studied. The results showed that the water absorption rate of the emulsion was the lowest when the amount of hydroxymethylacrylamide/acrylic acid was 5%, using hydroxymethylacrylamide/acrylic acid, diacetoneacrylamide/adipic acid dihydrazide and vinyltriethoxysilane as crosslinking monomers; when the ratio of diacetone acrylamide to diacylhydrazide adipate was 1:1, the crosslinking degree of latex film was the highest; and when the content of vinyltriethoxysilane was 4%, the latex film showed excellent heat resistance, and the comprehensive properties of the latex and the latex film were the best. Finally, three silane coupling agents KH560, KH570 and KH590 were used to modify the surface of graphene oxide, and then functional graphene oxide was added to styrene-acrylic emulsion by mechanical blending to achieve the modification of styrene-acrylic emulsion. The results showed that the anti-corrosion, medium resistance and salt spray resistance of the emulsion were the best when the dosages of KH560, KH570 and KH590 were 0.5%, 0.7% and 0.3% respectively. It was also found that when reactive emulsifier SR-10 was used and the mass ratio of tertiary vinyl carbonate to styrene was 1:9, the water absorption rate of the emulsion was the lowest, and the comprehensive properties of the emulsion and the latex film were the best.Key words Styrene-acrylic Emulsion；Self-crosslinking；Graphene oxide；Silane coupling agent；Vinyl tertiary carbonate目 录摘要 (I)Abstract (III)第章绪论1 (1)1.1 概述 (1)1.2 丙烯酸乳液的功能化改性 (1)1.2.1 石墨烯改性 (1)1.2.2 环氧树脂改性 (2)1.2.3 有机硅改性 (3)1.2.4 有机氟改性 (3)1.2.5 其他方法改性 (4)1.3 自交联单体对丙烯酸乳液的改性 (5)1.3.1 羟甲基丙烯酰胺及其衍生物的交联体系 (5)1.3.2 酮肼的交联体系 (5)1.3.3 甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）交联体系 (6)1.4 功能性丙烯酸乳液的应用 (7)1.4.1 功能性涂料 (7)1.4.2 粘合剂 (7)1.5 展望 (7)1.6 本本本的研究目的及意本 (8)1.7 本本本的本要研究内容 (8)1.8 本论文的本本本本 (8)第2章含氟自交联苯丙乳液的改性及性能研究 (9)2.1 概述 (9)实实部分2.2 (9)2.2.1 实实原料和实实设备 (9)2.2.2 乳液的合成 (11)2.2.3 性能测试 (12)2.3 结果与结论 (13)2.3.1 N-MA/AA对乳液性能的影响 (13)2.3.2 DAAM和ADH对乳液性能的影响 (19)2.3.3 硅氧烷（VTES）对乳液性能的影响 (22)2.4 本章小结 (27)第3章石墨烯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (29)3.1 概述 (29)3.2 实实部分 (29)3.2.1 实实原料和试实设备 (29)3.2.2 实实过程 (30)3.2.3 性能测试 (31)3.3 结果与结论 (32)3.3.1 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的红外分析 (32)3.3.2 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的热重分析 (34)3.3.3 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的接触角分析 (35)3.3.4 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的扫描电镜分析 (36)3.3.5 不同硅烷偶联剂功能化的氧化石墨烯改性苯丙乳液的性能分析 (37)3.4 本章小结 (41)第4章叔碳酸乙烯酯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (43)4.1 引引 (43)4.2 实实部分 (43)4.2.1 实实原料和实实设备 (43)4.2.2 乳液的合成 (44)4.2.3 性能测试 (45)4.3 结果与结论 (45)4.3.1 不同叔碳酸乙烯酯含量对苯丙乳液的影响 (45)4.3.2 不同乳化体系对苯丙乳液的影响 (49)4.4 本章小结 (53)结论 (55)参参文献 (57)攻攻硕士学位期攻所发表的论文 (63)致谢 (65)第1章绪论1.1概述近年来全球范围内环保法规的收紧，政府对涂料行业有机化合物（VOC）的排放量提出了更加严格的要求。
苯乙烯-丙烯酸丁酯复合乳液聚合
苯乙烯、丙烯酸正丁酯复合乳液聚合一、实验目的1、通过苯乙烯、丙烯酸正丁酯复合乳液聚合，了解复合乳液聚合的特点，比较一般乳液聚合、种子乳液聚合和复合乳液聚合的优缺点。
2、掌握制备核/壳结构复合聚合物乳液的方法和对聚合物进行改进的方法和途经。
二、实验目的合成复合聚合物乳液的方法实际上是种子乳液聚合（或多阶段乳液聚合），即首先通过一般乳液聚合制备第一单体的聚合物乳液作为种子乳液（核聚合），然后在种子乳液存在下，加入第二单体继续聚合（壳聚合），这样就形成了以第一单体的聚合物为核，第二单体的聚合物为壳的核/壳结果的复合聚合乳液——乳胶型互为贯穿聚合物的网络，复合乳液聚合与种子乳液聚合的差别在于前者是采用不同种的单体，后者采用同种单体。
如果以苯乙烯(St)为主单体，同时加入少量的丙烯酸(AA)单体进行核聚合，而以丙烯酸正丁酯(n-BA)为单体，同时加入少量的丙烯酸(AA)单体进行壳聚合，即得到以聚苯乙烯为核、聚丙烯酸正丁酯为壳的核/壳结构的复合聚合物乳液。
在第一阶段聚合中合成的聚苯乙烯乳胶粒作为种子，再加入第二单体丙烯酸正丁酯、引发剂过硫酸钾和少量乳化剂进行第二阶段乳液聚合时，此时的聚合机理按接枝涂层理论机理进行。
即单体n-BA富集在种子乳胶粒PS的周围，PS乳胶粒成为n-BA单体的聚合主要场所，所生成的聚合物Pn-BA富集在PS 的周围形成以PS为核Pn-BA为壳的核/壳结构聚合物，且核壳之间存在着PS-Pn-BA接枝共聚物，理想情况下不生成新的乳胶粒。
由于在聚合过程中形成了少量的PS-Pn-BA接枝共聚物使得核/壳结构的复合聚合物的性能优于任何一个均聚物PS或Pn-BA和PS-Pn-BA无规共聚物的性能。
如耐水性能、耐溶剂性能、软化点、弹性和机械强度等均有大幅度提高。
特别是用于外墙涂料的基料，其最低成膜温度（FMT）、玻璃化温度（Tg）低、附着力好、耐水性能好、光泽度高、大大改进了夏季回粘性，从而提高了涂料的性能并延长了施工期。
苯乙烯的乳液聚合实验报告
苯乙烯的乳液聚合实验报告苯乙烯的乳液聚合实验报告引言：聚合是化学领域中一项重要的反应过程，通过将单体分子连接成长链聚合物，从而形成新的化合物。
聚合反应可以通过不同的方法进行，其中乳液聚合是一种常见且重要的方法。
本文将介绍一种乳液聚合实验，以苯乙烯为单体，通过引发剂的作用，将苯乙烯分子连接成聚苯乙烯聚合物。
实验目的：通过乳液聚合反应，合成聚苯乙烯聚合物，并研究不同实验条件对聚合反应的影响。
实验原理：乳液聚合是一种通过将水溶液中的单体分散到油相中，形成乳液体系，并在引发剂的作用下，使单体发生聚合反应的方法。
实验中，苯乙烯作为单体首先与表面活性剂形成胶束结构，然后通过引发剂的作用，发生聚合反应，最终形成聚合物。
实验步骤：1. 实验前准备：准备苯乙烯、引发剂、表面活性剂等实验材料，并进行必要的安全措施。
2. 制备乳液：将表面活性剂溶解在适量的水中，搅拌均匀形成乳液。
3. 添加引发剂：将引发剂溶解在适量的溶剂中，加入到乳液中，并充分搅拌。
4. 加入苯乙烯：将苯乙烯逐渐加入到乳液中，同时继续搅拌。
5. 反应过程观察：观察乳液中的变化，如颜色、粘度等，并记录观察结果。
6. 反应终止：根据需要，可以通过加热或加入适量的酸等方法终止聚合反应。
7. 分离聚合物：将聚合物从乳液中分离出来，并进行后续处理。
实验结果：在本次实验中，观察到乳液聚合反应发生了以下变化：1. 颜色变化：乳液由无色逐渐变为浑浊的白色乳状液体。
2. 粘度增加：乳液的粘度随着聚合反应的进行逐渐增加。
3. 聚合物形成：在实验结束后，从乳液中分离出了聚苯乙烯聚合物。
实验讨论：通过本次实验，我们成功地合成了聚苯乙烯聚合物，并观察到乳液聚合反应的变化过程。
乳液聚合反应是一种常见的聚合方法，具有以下优点：1. 乳液聚合反应适用于水溶性单体的聚合，可以在水相中进行，无需使用有机溶剂。
2. 乳液聚合反应可以控制聚合反应的速率和产物的分子量，通过调整引发剂的浓度和反应温度等条件，可以得到不同性质的聚合物。
课程设计---丙烯酸酯—苯乙烯共聚物乳液生产工艺设计
河南理工大学课程设计论文题目：丙烯酸酯—苯乙烯共聚物乳液生产工艺设计学院：专业：学号：姓名：目录一、概述………………………………………………………….- 1 -1.1 原料介绍 (1)二、生产方法的选择和流程设计 (2)2．1 工艺流程说明及操作步骤……………………….………..- 2 -2．2 丙烯酸酯—苯乙烯共聚物乳液生产流程框图………....- 2 -三、设备计算和选型…………………………………………….……- 3 -3.1 反应釜的结构和材质………………………………..……- 3-3.2 反应釜中物质的平均密度ρm的计算…………..…...….- 3 -3.3 反应釜的计算和选型…………………………………….….- 4 -四、环境保护与安全措施……………………………………..….…- 5 -4.1 环境保护 (5)4.2 安全措施 (5)五、心得体会 (6)六、参考文献： (7)一、概述苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液也称苯-丙乳液。
它由苯乙烯和丙烯酸酯类单体、引发剂、乳化剂等通过乳液聚合反应制得的共聚物乳液。
用它作建筑涂料的基料，配以各种助剂、颜料和填料就可制成各种色调鲜艳的乳胶涂料。
这类涂料具有突出的耐水、耐候、保光、保色性能，对墙面附着力强，干燥速度快，施工方法多样，可喷、可刷，也可辊涂，施工效率高，既可外用，也可内用；既可制成平光涂料，也可制成半光和有光涂料；既可制成高档涂料在现代化高层建筑中使用，又可制成低档品种在一般建筑中使用。
是当今国外发展最快的水性涂料，也是我国外墙涂料的主要品种。
建筑涂料的发展方向是无毒安全、节约资源、有利于环境保护的水性涂料和无公害低污染涂料。
不断提高水性涂料的质量，开发新的品种，是巩固和发展水性建筑涂料的重要环节之一。
苯丙乳液是胶体分散体系，具有明显的胶体化学性质，当苯丙乳液与水泥或其他颜料混合均匀后，苯丙乳粒子向浆体内分散，被吸附在其他颜料、水泥凝胶及未水化的水泥粒子的表面上。
苯乙烯乳液聚合实验报告
实验名称：苯乙烯的乳液聚合姓名：学号：实验日期：一、实验目的1.了解乳液聚合的原理和乳液聚合的方法。
2.学习并了解乳液聚合和其他聚合方法的区别。
二、实验原理乳液聚合是以大量水为介质，在此介质中使用能够使单体分散的水溶性聚合引发剂，并添加乳化剂(表面活性剂)，以使油性单体惊行聚合的方法。
所生成的高分子聚合物为微细的粒子悬浮在水中的乳液。
单体能进行乳液聚合的单体数量很多，其中应用比较广范的有：乙烯基单体，例：苯乙烯、乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯等；共轭二烯单体，例：丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等；丙烯酸及甲基丙烯酸系单体，例：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯等。
引发剂与悬浮聚合不同，乳液聚合所用的引发剂是水溶性的，而且由于高温不利于乳液的稳定性，弓I发体系产生的自由基的活化能应当很低，使聚合可以在室温甚至更低的温度下进行。
常用的乳液聚合引发剂有：热分解引发剂，如过硫酸铵[(NH4) 2SO8]、过硫酸钾(K>S>O8)；氧化还原引发剂，如过硫酸钾-氯化亚铁体系、过硫酸钾-亚硫酸钠体系、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁体系等。
乳化剂乳化剂是可以形成胶束的一类物质，在乳液聚合中起着重要的作用，常见的乳液聚合体系的乳化剂为负离子型，如十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等。
乳化剂具有降低表面张力和界面张力、乳化、分散、增溶作用。
三、仪器及药品三口烧瓶、搅拌器、回流冷凝管、固定夹及铁架、恒温水浴锅、烧杯、量筒、温度计苯乙烯10mL、十二烷基苯磺酸钠0.6g、过硫酸钾0.3g、硫酸铝钾、水四、实验步骤及现象1.取0.6g十二烷基苯磺酸钠，50ml H2O加入三口烧瓶升温至80C。
2.加入10ml苯乙烯。
3.取0.3g过硫酸钾溶于10ml H2O缓缓加入三口烧瓶。
4.升温到90C反应1.5小时。
现象：溶液浑浊并发蓝光，后来蓝色消失变为乳白色。
5•加入KAI(SQ)2进行破乳现象：溶液发生固化得到白色固体。
以丙烯酸为功能性单体的苯丙乳液聚合及其性能研究
以丙烯酸为功能性单体的苯丙乳液聚合及其性能研究徐丽丽;刘增伟;马凤国【摘要】以苯乙烯与丙烯酸丁酯为共聚单体,丙烯酸为功能性单体,通过半连续种子乳液聚合制备稳定的苯丙乳液.研究表明:当NaHCO3质量配比在0.19％～0.3％时,乳液稳定性好;当丙烯酸质量配比小于2.0时,乳液粒径分布窄,平均粒径为0.18 μm,乳液流动性较好,高于2.5时,乳液粒径变大且分布变宽,乳液呈膏状、流动性差;当丙烯酸质量配比增大时,乳液黏度呈逐渐上升趋势;随着氨水质量配比的增加,乳液黏度逐渐增大,但达到一定量后保持不变;随剪切速率增大,乳液呈明显的剪切变稀趋势,说明乳液为假塑性流体.【期刊名称】《丝绸》【年(卷),期】2015(052)005【总页数】5页(P11-15)【关键词】苯丙乳液;剪切速率;黏度;粒径【作者】徐丽丽;刘增伟;马凤国【作者单位】青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TS959.9;TQ317.4因社会环境安全需求，具有无毒、无味、污染少等优点的水溶性乳液逐渐占领市场[1-4]，而苯丙乳液有较好的耐水性、耐候性、耐碱性等优点，且价格低廉，相对于其他水溶性乳液有着更高的性价比而倍受青睐[5-7]，在涂料、纺织、黏合剂等领域有广泛应用[8-11]。
近年来关于苯丙乳液合成方法及其性能的研究越来越多，稳定性是评判乳液质量的首要条件，而通过测量粒径大小及粒径分布对表征乳液稳定性好差直接而有效，并且乳液黏度高低能直接影响其储存稳定性及施工性，所以研究乳液的粒径及其分布和表观黏度具有重要意义[12]。
本文拟合成适于织物后整理的苯丙胶乳液，以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)为主要单体，利用半连续种子乳液聚合方法制得苯丙乳液，主要讨论了影响乳液稳定及黏度的相关因素，具体分析了pH缓冲剂NaHCO3、氨水、丙烯酸、剪切速率等对乳液稳定性及其黏度影响。
不同引发剂引发苯乙烯_丙烯酸丁酯微乳液共聚合竞聚率的研究_安静
第28卷第3期河北科技大学学报V ol.28,No.3 2007年9月Journal o f Hebei Univ ersity of Science and T echnolog y Sept.2007 文章编号:1008-1542(2007)03-0198-04不同引发剂引发苯乙烯/丙烯酸丁酯微乳液共聚合竞聚率的研究安 静,李雪艳,王德松(河北科技大学理学院,河北石家庄 050018)摘 要:以十二烷基硫酸钠/十二烷基苯磺酸钠(SDS/SDBS)为复合乳化剂,分别以水溶性引发剂过硫酸钾(KPS)、油溶性引发剂过氧化苯甲酰(BPO)和氧化-还原引发体系K2S2O8/N a2SO3(OR)引发苯乙烯/丙烯酸丁酯(St/BA)微乳液聚合反应,研究了St/BA微乳液共聚合行为,用红外光谱法定量测定了3种引发剂下的共聚物化学组成,绘制了共聚物组成曲线,计算出了竞聚率。
关键词:苯乙烯;丙烯酸丁酯;微乳液聚合;竞聚率中图分类号:O635 文献标识码:AStudy on reactivity ratio of styrene/buty l acrylatemicroemulsion poly merizationAN Jing,LI Xue-y an,WANG De-song(Colleg e of Sciences,Hebei U niver sity o f Science and T echno lo gy,Shijiazhuang H ebei050018,China)A bstract:With multiple emulsifie r(SDS/SD BS)as initiato rs,St/BA micr oemulsio n polyme rizatio n w as initiated by the water-so luble potassium per sulfate(K PS),oil-soluble benzo yl pero xide(BPO)and po tassium pe rsulfate/sodium sulfite(O R),and the behavior s o f microemulsion po ly merizatio n w ere inv estiga ted.S t/BA co po lyme r chemical co mpo sitio n a nd copolymer composi-tion curves we re obtained fr om Fo urier infrar ed spectr ums,a nd reactivity r atio o f S t/BA micro emulsion poly merization initiated by three kinds of initiato rs we re ca lculated.Key words:sty rene;butyl acrylate;microemulsio n po ly me rizatio n;reactivity ratio 共聚合是高分子材料改性和增加品种的重要手段之一[1,2]。
高分子实验之苯丙乳液报告
苯丙乳液的合成与性能检测实验目的：1卓握乳液聚合的实验方法和乳液聚合特点,2外墙涂料的制备和质量检测3掌握乳液聚合中残余单体的测定方法实验原理：乳液聚合一般是在有乳化剂存在的水体系中进行的聚合反应.在涂料、粘合剂工业中有重要用途.乳液聚合大体分为三个阶段：第一阶段一一聚合物微粒生成期反应体系中的水溶性引发剂分子受热分解生成自由基, 自由基扩散入单体増溶胶束时，在胶束内引发单体分子进行聚合反应，而消耗的单体不断由单体液滴经过水相扩散进入胶体进行补充，使聚合链不断增长.第二阶段一一恒速期聚介物微粒数目保持恒定，而单体继续由单体液滴进入微粒之中进行补充，聚合反应恒速进行.第三阶段一一降速期此阶段中聚合物微粒不断增人的数目未增加到单体转化率达到60〜70%时，单体液滴全部消失剩余的单体存在于聚合物微粒之中，为聚合物所吸附或溶胀，聚合物反应速度开始逐渐下降仪器安装:图-1实验装置图实验仪器和试剂：表一实验仪器1 三颈瓶500ml1个 2 搅拌电机及搅拌器1台 3 Y 型管1支 4 滴液漏斗2个5 水银温度计OTOOC1支 6 水浴锅1个8 烧杯 3x100*1 1X 250B 1 1X 50JI 1若干9 量筒50ml 和 10B 12个10玻棒、滴管各一个 11移液管25M 11支单体表二试剂与配方名称代号 理论用量(g)实际用量单体丙烯酸丁酚 BA 50 56ml 苯乙烯 ST 30 33ml甲基丙烯酸甲酯MMA 8 8. 5ml丙烯酸AA2 2ml 引发剂过硫酸钾 0.5 0. 50g无离子水30 30ml 缓冲剂碳酸氢钠0.3 0. 30g无离子水10 10ml 乳化剂MS-14 4. 08g 0P~1043.97g无离子水100100ml实验操作流程图:乳化剂和100ml 水40°C 乳化 25mim快速搅拌加缓冲剂2ml 引发剂8ml升温至80°C 反应至出现兰 相地►升温至•C ―► 15min84 —86°C加入预乳化液80min 滴完升温至90C 加入余下的引发 剂和缓冲剂i 保温2h降温至4(TC用氨水调节PH 至7.5左右出料 每隔20min 补加 引发剂4ml 缓冲剂2ml 操作与数据记录:表三实验记录阶段 时间操作乳液聚合8： 37 称单体、乳化剂、去离子水（贴标签）9:17 加入单体、乳化剂和去离子水9:19 开始搅拌，混液呈乳白色9:30 内温达到40V,外温42.5-C,此时停止升温恒定时为4199:55此时体系完成乳化25min,用25ml 移液管分四次共 取出100ml 乳化液至于滴液漏斗中10:01继续升温至50C ,随后量取2ml 缓冲液8ml 引发剂10:09升温至50°C,夕、温52C,加入最好的液剂10:30升温至8CTC 、外温83C,检査有无兰相 10:37升温至8VC,外温84°C10:45 出现兰相，此时外温85C,内温83C11： 00 已恒温15min11:02升温至86°C 、内温82°C11:07内温达到86°C 、外温86°C11:10缓慢加入备用乳液，引发剂1ml.缓冲剂2ml,此时外温86. 5'C, 内温86*C11:30 加入引发剂4ml 、缓冲剂2nd11:50加入引发剂4ml 、缓冲剂2ml,此时外温87°C 、内温86°C12:10加入引发剂4ml 、缓冲剂2nd12:22备用乳液滴完12： 30加入余下的引发剂和缓冲剂，开始升温。
- 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)。
实验一苯乙烯-丙烯酸酯乳液聚合及性能测定
一．实验目的
1.了解乳液聚合的工艺特点和配方。
2．掌握乳液聚合的操作方法。
3.掌握乳液性能测定的方法。
二.实验原理
乳液聚合是连锁聚合反应的一种实施方法，具有十分重要的工业价值。
乳液聚合是指单体在水介质，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。
乳液聚合最简单的配方是由单体、水、水溶性引发剂和乳化剂四部分所组成的。
工业上的实际配方可能要复杂得多。
乳液聚合在工业上有十分广泛的应用，合成橡胶中产量最大的丁苯橡胶和丁腈橡胶就是采用乳液聚合法生产的，聚氯乙烯糊状树脂、丙烯酸酯乳液等也都是乳液聚合的产品。
乳液聚合有许多优点，如聚合热容易排除；聚合速度快，同时可获得较高的分于量；在直接使用乳液的场合，可避免重新溶解、配料等工艺操作等等；乳液聚合的缺点是产品纯度较低；在需要获得固体产品时，存在凝聚、洗涤、干燥等复杂的后处理问题等。
乳液聚合产物的颗粒粒径约为0.05-1µm，比悬浮聚合产物的粒径〔50—200µm)要小得多。
在丙烯酸酯乳液中，苯丙乳液是较重要的品种之一。
苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯(通常为丙烯酸丁酯)通过乳液聚合法共聚而成，具有成膜性能好、耐老化、耐酸碱、耐水、价格低廉等特点，是建筑涂料、粘合剂、造纸助剂、皮革助剂、织物处理剂等产品的重要原料。
苯丙乳液的主要用途是制备建筑乳胶漆，这类乳液通常由苯乙烯和丙烯酸丁酯共聚而成。
丙烯酸丁酯的聚合物具有良好的成膜性和耐老化性，但其玻璃化转化温度仅-58℃，不能单独用作涂料的基料。
将丙烯酸丁酯与苯乙烯共聚后，涂层表面硬度大大增加，生产成本也有所下降。
为了提高乳液的稳定性，共聚单体中通常还加人少量丙烯酸，丙烯酸是一种水溶性单体，参加共聚后主要存在于乳胶颗粒表面，羧基指向水相，因此颗粒表面呈负电性，使得颗粒不容易凝聚结块，同时适当比例的丙烯酸有利于提高涂料的附着力。
用于建筑乳胶漆的苯丙乳液的固体含量为48±2％，最低成膜温度为16℃，成膜后，涂层无色透明。
为了使建筑乳胶漆在冬天也能使用，通常还需加入成膜助剂，如苯甲醇等，使涂料的最低成膜温度达到5℃。
三．实验仪器与药品
3.1 实验仪器
四口瓶(250ml)—只；球形冷凝器一支；温度计一支；量筒(100ml)—只；电动搅拌器一套；水浴锅一只；滴液漏斗一只
3.2 实验药品
苯乙烯；丙烯酸丁酯；丙烯酸；过硫酸钾；十二烷基硫酸钠；司班60；
四．实验步骤
4.1苯丙乳液的制备
（1) 在装有搅拌器、冷凝器、温度计和滴液漏斗的四颈瓶中，取0.5g十二烷基硫酸钠，2g司班60置于四口瓶中，加70m1蒸馏水，水浴升温至80℃左右，待固体完全溶解（为组分1）；
（2) 称取0.3g过硫酸钾置于小烧杯中，加水20ml，摇晃使溶解（得组分2）；
（3) 量取苯乙烯30ml，丙烯酸丁酯30ml、丙烯酸2ml，在烧杯中混合均匀，（组分3），装入滴液漏斗。
（4) 水浴温度80℃，保温。
加入约30％的组分3和30％的组分2，体系逐渐呈乳白色，约30min后，液面边缘呈淡蓝色，同时液面上的泡沫消失，表明聚合反应已开始，保持15min。
（5) 同时开始滴加组分2和组分3，控制在2h左右滴完，其滴加速度为1：5，使组分3略先于组分2加完。
（6) 保温1h，撤去热源，搅拌下自然冷却至室温，产品倒入试剂瓶中备用。
注：可改变苯乙烯与丙烯酸丁酯的比例，让学生进行对比实验。
4.2乳液主要性能测定
（1)聚合物乳液固含量测定先称量2×2cm的铝铝箔纸的重量m1；将大约1g左右聚合物乳液试样滴在铝箔上，称重得m2；然后将其置于设有通风装置的烘箱中，在100℃下干燥24h，取出铝箔，冷却至室温称重得m3。
乳液固含量%=（m3-m1）/（m2-m1）*100%
（2)PH值稳定性PH值代表了聚合物体系中氢离子的浓度，它是乳液放置稳定性的重要影响因素。
其测试方法为：取两个同样的试管分别装入5ml待测乳液试样，向该两管中分别逐滴加入1%的盐酸溶液和1%的氢氧化钠溶液，边加边摇动，让其充分混合均匀，观察乳液稳定性变化，找到使被测聚合物乳液稳定的PH值范围。
（3)稀释稳定性是聚合物乳液应用时加水稀释的一项重要参考指标。
测试方法为：将待测乳液稀释到固含量为3%，把30ml稀释后的乳液置入试管中，液柱高度为20cm，放置72h。
若无分层现象，则稀释稳定性通过，否则为不通过，清液层高度越高，则稀释稳定性越差。
（4)钙离子稳定性用聚合物乳液承受钙离子的能力来表征其承受电解质的能力，这种能力叫作钙离子稳定性。
测定方法为：在20ml的刻度试管中，加入16ml聚合物乳液试样，再加入4ml0.5%的CaCl2溶液，摇匀，静置48h，若不出现凝胶，且无分层现象，则钙离子稳定性通过；否则不通过，分层清液高度越高，钙离子稳定性越差。
（5)聚合物乳液的最低成膜温度测定将聚合物乳液涂布在底板上，在适宜的温度条件下，聚合物乳液中的水分挥发过程中，乳胶粒会互相融合，互相渗透，聚结为一体而形成连续均匀的薄膜。
能够成膜的温度下限值叫聚合物乳液的最低成膜温度，通
常用MFT表示。
MFT为聚合物乳液的一个重要技术指标，对于聚合物乳液的生产和应用均具有很大的指导意义。
生产者可根据所要求的MFT来进行配方设计，用户可根据聚合物乳液的MFT来确定其应用的条件和工艺。
测试原理：在一块位于热源和冷源之间的金属（铝、不锈钢或铜）板上，形成一个合适的温度梯度，这块板可以是平滑的，也可以是从冷端到热端之间开几道槽。
将乳液涂布在金属板上，或将乳液注入所开的槽。
用干燥空气流或干燥剂（硅胶、分子筛）干燥，测定乳液形成连续均匀的透明薄膜的极限温度，即为MFT温度。
采用QMB型最低成膜温度测定仪测定乳液的最低成膜温度
五．注意事项
（1) 聚合反应开姑后，有一自动升温过程。
应严格控制聚合温度不得高于85℃，否则乳化剂的乳化效率将降低，并有溢料的危险。
（2) 聚合过程中液面边缘若无淡蓝色现象出现，产物的稳定性将会不好。
若遇到此种情况，实验应重新进型。
六．思考题
讨论乳液聚合的工艺特点，指出其优缺点，并与悬浮聚合比较之。