醋酸乙烯聚合反应
醋酸乙烯聚合反应
醋酸乙烯聚合反应
定义
醋酸乙烯聚合反应又称为乙烯基醋酸酯聚合反应。
在此反应中，乙烯基醋酸酯（VAM）被聚合成聚乙烯醋酸酯（PVAc）。
反应机理
醋酸乙烯聚合反应是一种链式聚合反应。
它最初被引发，通常是使用过氧化物或硫酸盐。
醋酸乙烯中的双键被链传递剂或氧化剂诱导的自由基活化，因此开始发生聚合反应。
聚合过程中的自由基按一定的顺序发生反应，形成分支链结构。
再加上外部反应剂的影响，导致产物的品质和形态的变化。
这种反应通常在常压和常温下进行，并且可以在光照的情况下进行。
反应条件
醋酸乙烯聚合反应需要以下反应条件：
•温度：一般在15℃至25℃之间反应最为合适。
•反应时间：通常需要数小时的反应时间，反应结束后还需要进行后处理。
•反应气氛：通常在氧气或氮气气氛下反应。
应用
聚乙烯醋酸酯广泛应用于涂料、胶黏剂、塑料等领域。
聚合后的聚乙烯醋酸酯具有较高的强度和韧性，粘合强度高、柔韧性强，同时还具有良好的化学稳定性。
它还可以用于制备聚合物乳液和发泡剂等。
结论
醋酸乙烯聚合反应是一种链式聚合反应。
它通常在常压、常温和光照的条件下进行。
聚合后的聚乙烯醋酸酯广泛应用于涂料、胶黏剂、塑料等领域。
实验04 醋酸乙烯酯溶液聚合及聚醋酸乙烯酯的醇解
实验五醋酸乙烯酯的溶液聚合及聚醋酸乙烯酯的醇解聚乙烯醇是制备维纶的原材料。
由于乙烯醇很不稳定，极易异构化成乙醛。
所以聚乙烯醇通常都是通过醋酸乙烯溶液聚合以及聚醋酸乙烯酯的醇解这两个步骤来制得的。
本实验是以偶氮二异丁腈为引发剂；甲醇为溶剂的醋酸乙烯酯的溶液聚合。
这是个自由基聚合反应。
一、实验目的1、通过实验掌握醋酸乙烯酯溶液聚合的方法以及聚醋酸乙烯酯醇解的方法。
2、进一步掌握溶液聚合原理及高分子侧基反应原理。
3、掌握醇解度测定方法。
二、实验原理本实验采用溶液聚合的自由基聚合原理。
选用甲醇作溶剂是由于聚醋酸乙烯酯（PV Ac）能溶于甲醇，而且聚合反应中活性链对甲醇的链转移常数较小。
且在醇解制取聚乙烯醇（PV A）时，加入催化剂后在甲醇中即可直接进行醇解。
醋酸乙烯(V Ac)在聚合过程中，容易发生向聚合物链的链转移反应。
聚合物浓度越大，支化越容易发生。
聚合物活性自由基链除了向聚醋酸乙烯酯（PV Ac）主链上的α、β氢处链转移，形成水解不掉的支链，还会向乙酰基上活泼氢原子转移，在乙酰基上形成支链。
这部分支链容易水解脱掉，导致聚合度降低。
在聚合反应的同时，可能存在副反应：（2）在单体浓度为85%时聚合得聚醋酸乙烯酯（PVAc），醇解后聚合度下降38.15%。
单体浓度为67%时醇解后只降低了6.89%。
因此，要降低溶液中单体浓度。
但单体浓度过低，会影响产物的最终聚合度。
表1 60℃甲醇中不同单体浓度溶液聚合得到PVAc和PVA的聚合度单体浓度/% 聚合时间/h 转化率/% PVAc聚合度PVA聚合度聚合度降低/%85 16 96.2 1903 1177 38.1567 17 96.6 668 622 6.89聚醋酸乙烯酯（PVAc）的醇解可以在酸性或碱性的催化下进行，用酸性醇解时，由于痕量级的酸很难从PVA中除去，而残留的酸可加速PVA的脱水作用，使产物变黄或不溶于水，所以一般均采用碱性醇解法。
另外，甲醇中的水对醇解会产生阻碍作用。
醋酸乙烯聚合反应危险性分析
醋酸乙烯聚合反应危险性分析醋酸乙烯单体（VA）是一种容易发生聚合反应的化学中间体，也是许多聚合物和乳液应用的组成成分之一。
实验室数据显示，正常情况下保存的规格级醋酸乙烯单体（VA）不会形成聚合物1，但是经验证明，聚合引发剂很容易被引入体系中，从而引发醋酸乙烯单体（VA）的聚合反应。
正是由于该物质容易发生聚合，为防止失控的聚合事故的发生，应采取多种安全预防措施。
失控的聚合反应是指醋酸乙烯（VA）发生无法控制的聚合反应。
在可控的状况下，醋酸乙烯单体（VA）会聚合形成醋酸乙烯聚合物，但是当自由基含量过高时，就会发生失控的聚合反应。
失控的醋酸乙烯聚合反应十分剧烈，产生的压力波动可达到40巴（580psig）。
而多数储罐无法承受这些压力环境。
因此，为了防止失控的聚合反应事故的发生，采取必要的预防措施是十分重要的。
通常，一旦自由基引发了醋酸乙烯单体（VA）的聚合反应，很容易形成醋酸乙烯聚合物。
自由基可以通过多种方式形成，而且当其遇到其它自由基以及单体本身时，自由基会变得非常活跃。
其实并非所有醋酸乙烯聚合物的形成都会造成失控的聚合反应，但是仍需注意可能引起迅速的聚合反应发生的因素，以避免发生失控的聚合反应。
引起自由基的形成并从而形成醋酸乙烯聚合物的因素主要包括：1.醋酸乙烯单体（VA）暴露在氧气（空气）中2.较高的温度3.储罐的材质，尤其是含有铁锈或其它金属氧化物4.阳光或其它辐射源5.存在已知的自由基引发剂，如过氧化物混和物醋酸乙烯暴露在氧气或空气中会促使过氧化物的形成。
醋酸乙烯中的过氧化物在其分解时会造成剧烈的聚合物的形成。
热作用会引发自由基的形成。
在室温下，热引发的自由基几率较低。
但是当温度上升时，热引发作用对醋酸乙烯单体（VA）中自由基的产生会有很大的影响。
为了降低自由基的形成，在醋酸乙烯中应添加阻聚剂，作为自由基的净化剂。
对苯二酚的稳定性作用源于对苯二酚与自由基发生反应，生成非常稳定的化合物，从而防止这些自由基与醋酸乙烯单体（VA）发生进一步的反应。
醋酸乙烯酯的乳液聚合实验
11实验三醋酸乙烯酯的乳液聚合一、实验目的:1．了解乳液聚合的基本原理、基本配方以及乳化剂的作用。
2．掌握乳液聚合的实验技术。
二、实验原理:乳液聚合最简单的配方由单体、水、水溶性引发剂、乳化剂四部分组成。
乳液聚合是单体在含有乳化剂和引发剂的水介质中，在搅拌和乳化剂作用下，分散成乳液状进行的聚合反应。
所用的乳化剂通常为阴离子型的表面活性剂，也可采用非离子型表面活性剂或两种同时使用。
表面活性剂分子的一端为极性的亲水基团,另一端为非极性的亲油基团，当它在水相中的浓度大于临界胶束浓度时，既形成聚集体—胶束。
这时胶束成为聚合的场所，链的增长、终止都在胶束中进行。
所以乳液聚合具有独特的机理并有许多显著的优点。
聚合速率快，低温转化率高，产物分子量大，分子量分布窄，而且有效地排除反应热。
乳液聚合产物可直接用作涂料或粘合剂。
乳液聚合是制备高聚物的一种重要方法。
对于乳胶漆、粘合剂、纸张及皮革处理等，可直接采用乳液。
本实验所得的产物又称为“乳白胶”，可直接作为粘合剂使用,用来粘结木材、纸张和织物。
三、实验仪器及试剂:电动搅拌马达、调压变压器、封闭式电炉、水浴锅、小天平(100g)、四口烧瓶(250ml)、球形冷凝管、温度计(100℃)、恒压滴液漏斗、氮气导管、N2气袋、量筒、烧瓶等。
醋酸乙烯酯(C.P.)、聚乙烯醇(C.P.)、OP—10（C.P.）、十二烷基硫酸钠(10％)、过硫酸钾(C.P.)、乙酸钠(C.P.)、碳酸氢钠(C.P.)、邻苯二甲酸二丁酯(C.P.)。
四、实验步骤:1. 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗和氮气导管的250ml的四口烧瓶中，加入浓度为5%聚乙烯醇50g，再加入OP-10：1g，10%十二烷基硫酸钠溶液5g，搅拌并升温。
2. 当温度升至72℃时，加入过硫酸钾0.25g，乙酸钠0.20g，并开始滴加13g（约14ml）醋酸乙烯酯，滴加时，水浴温度维持在80℃左右，滴加时间30分钟。
实验3_醋酸乙烯酯的溶液聚合
H2 H2C CH C OH
H2
OC
O
+ H2O
本实验以无水乙醇（考虑安全采用乙醇）为溶剂进行乙酸乙酯的溶液聚合。根据反应条 件的不同，如温度、引发剂量、溶剂等的不同可得到分子量从 2000 到几万的聚乙酸乙烯酯。 聚合是，溶剂回流带走反应热，温度平稳。但由于溶剂的加入，大分子自由基和溶剂易发生 链转移反应，使分子量降低。
聚乙酸乙烯酯在轻工、造纸、建筑等工业部门有着广泛的应用。目前合成聚乙酸乙烯酯 多采用乳液聚合、分散聚合物等，如果进一步醇解成聚乙烯醇，则采用溶液聚合的方法。近
5
年来关于乙酸乙烯酯溶液聚合的研究主要是新型的引发方法，如紫外线引发等。
从醋酸乙烯制得聚乙烯醇缩甲醛可分为三步：
（一）醋酸乙烯在甲醇溶液中进行溶液聚合制得聚醋酸乙烯酯
三、 仪器和试剂
1只
搅拌器
1套
恒温水浴槽
1个
量筒
1支
2. 试剂
6
温度计
1支
磨口冷凝管
1支
聚四氟乙烯搅拌浆 1 支
搅拌桨套筒
1个
乙酸乙烯酯（VAc） 无水乙醇 偶氮二异丁腈（AIBN）
四、 实验步骤：
化学纯 化学纯 化学纯
（1）聚合反应：在装有搅拌器、冷凝器、温度计和导气管的 250ml 的三口瓶中加入 40 克 醋酸乙烯酯（VAC），10 克无水乙醇（考虑安全采用乙醇），20 毫克偶氮二异丁腈（AIBN）， 通氮气加热水浴回流搅拌，在氮气保护下进行反应，温度控制在 60～70℃，反应 3 小时后 得透明的粘状物。
H2C CH + CH3OH
OCOCH3
H2C CH + CH2OH
OCOCH3
CH2OH + H2C
醋酸乙烯聚合反应危险性分析
醋酸乙烯聚合反应危险性分析醋酸乙烯单体是一种容易发生聚合反应的化学中间体，也是许多聚合物和乳液应用的组成成分之一。
实验室数据显示，正常情况下保存的规格级醋酸乙烯单体不会形成聚合物1，但是经验证明，聚合引发剂很容易被引入体系中，从而引发醋酸乙烯单体的聚合反应。
正是由于该物质容易发生聚合，为防止失控的聚合事故的发生，应采取多种安全预防措施。
失控的聚合反应是指醋酸乙烯发生无法控制的聚合反应。
在可控的状况下，醋酸乙烯单体会聚合形成醋酸乙烯聚合物，但是当自由基含量过高时，就会发生失控的聚合反应。
失控的醋酸乙烯聚合反应十分剧烈，产生的压力波动可达到40巴。
而多数储罐无法承受这些压力环境。
因此，为了防止失控的聚合反应事故的发生，采取必要的预防措施是十分重要的。
通常，一旦自由基引发了醋酸乙烯单体的聚合反应，很容易形成醋酸乙烯聚合物。
自由基可以通过多种方式形成，而且当其遇到其它自由基以及单体本身时，自由基会变得非常活跃。
其实并非所有醋酸乙烯聚合物的形成都会造成失控的聚合反应，但是仍需注意可能引起迅速的聚合反应发生的因素，以避免发生失控的聚合反应。
引起自由基的形成并从而形成醋酸乙烯聚合物的因素主要包括：1.醋酸乙烯单体暴露在氧气中2.较高的温度3.储罐的材质，尤其是含有铁锈或其它金属氧化物4.阳光或其它辐射源5.存在已知的自由基引发剂，如过氧化物混和物醋酸乙烯暴露在氧气或空气中会促使过氧化物的形成。
醋酸乙烯中的过氧化物在其分解时会造成剧烈的聚合物的形成。
热作用会引发自由基的形成。
在室温下，热引发的自由基几率较低。
但是当温度上升时，热引发作用对醋酸乙烯单体中自由基的产生会有很大的影响。
为了降低自由基的形成，在醋酸乙烯中应添加阻聚剂，作为自由基的净化剂。
对苯二酚的。
醋酸乙烯
1概述1.1 醋酸乙烯的性质1.1.1 醋酸乙烯的物理性质醋酸乙烯（Vinyl Acetate，简称V A或V Ac），又称醋酸乙烯酯，乙酸乙烯或乙酸乙，在实际运用中，醋酸乙烯通过自身聚合或与其他单体聚合，可以生成主要聚醋酸乙烯（PV A）、聚乙烯醇（PVOH）、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液（EV A）、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物（EVC）、聚乙烯腈共聚单体以及缩醛树脂等衍生物。
这些衍生物在涂料、浆料、粘合剂、维纶、薄膜、皮革加工、合成纤维、土壤改良等方面具有广泛用途，如聚乙烯醇主要用于生产维纶、纺织浆料、涂料、粘合剂、纸张增强剂及涂层、产业聚合助剂等；醋酸乙烯-乙烯共聚树脂、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物可广泛用于发泡鞋材、功能性棚膜、包装膜、热熔胶、电线电缆、玩具等生产领域。
在中国，醋酸乙烯主要用来生产PV A，约占总需求量的80%[3]。
近几十年来，随着物质文化的需求量逐渐增大，醋酸乙烯的应用扩展和需求量也在大幅度的加速增加，与此同时，伴随科学技术的不断发展与提高，很多工业现场也优化发展并采用这些先进的生产技术，但是，在生产工艺中还存在着很多缺点与不足，尤其是在我们这样一个生产和需求量极大的发展中国家。
1.3 国内外醋酸乙烯的供需现状及发展趋势1.3.1 国外供需现状117.1/年，约23.0%，酸乙烯的生产稳步发展。
截止2011年，我国醋酸乙烯的主要生产厂家有18家，生产工艺有电石乙炔法、天然气乙炔法和乙烯法三种：采用电石乙炔法的生产厂家有14家；采用乙烯法的生产厂家有3家；采用天然气乙炔法的生产厂家有1家。
近几年我国醋酸乙烯的供需情况如表1-1所示[6]。
表1-1 近几年我国醋酸乙烯的供需情况年份产量/kt 进口量/kt 出口量/kt 表观消费量/kt 产品自给率/%2005 1027 152.5 1.3 1178.2 87.22006 1052 214.9 0.3 1266.6 83.12007 1083 278.9 1.0 1360.9 79.62008 1210 255.1 12.1 1453.0 83.32009 1250 256.1 0.2 1505.9 83.02010 1380 257.7 18.2 1619.5 85.22011 1730 252.4 20.5 1961.9 88.220法将是未来的发展方向；全球醋酸乙烯行业垄断情况加剧；醋酸乙烯生产全球化加速；延长产业链，走一体化、高科技化发展道路；催化剂高性能化。
醋酸乙烯酯的溶液聚合
高分子化学实验醋酸乙烯酯的溶液聚合一、目的要求1、通过本实验掌握溶液聚合的实验方法和溶液聚合的特点。
2、掌握醋酸乙烯酯聚合原理及溶剂对醋酸乙烯酯溶液聚合的影响。
二、实验基本原理1、单体的性质醋酸乙烯酯的分子量为86.09。
纯的醋酸乙烯酯的聚合能力很强，在常温下能缓慢聚合，在光和引发剂的作用下聚合的速度显著提高。
聚合过程为放热反应，故聚合开始后即能自行加快聚合速度。
醋酸乙烯醋在无机酸或碱的作用下易发生水解，生成乙醛和乙酸。
受热的稳定温度可达到400℃。
醋酸乙烯酯（VAC ）的物化常数凝固点(℃) -84沸点(℃) 73密度 0.9342折光率 1.395820D n 膨胀系数（5-250）(l/℃) 0.00155粘度（20℃）厘泊 0.432燃烧热（kJ/mol ） 2072.07生成热（kJ/mol ） 118.46蒸馏潜热（kJ/mol ） 32.65闪点（℃） -5—8水中溶解度（20℃）% 2.5水在VAC 中溶解度（20℃）% 0.12、聚合反应机理醋酸乙烯酯的聚合方式按自由基型链式反应进行。
常用的引发剂是过氧化物体系和偶氮双腈体系、反应过程中除链引发、链增长、链终止三个分数外还有链转移反应，反应机理如下：（1）链引发（2）链增长（3）链转移在醋酸乙烯酯聚合反应中，由于RCH 2CHOCOCH 3的活性大，增长的活性链容易向溶剂，向单体以及向已生成的聚合物大分子转移。
① 向溶剂转移ktr n n M HA M H A +−−→+AA如果A·不活泼，不与单体发反，或反应速度很小HA 就称为阻聚剂或缓聚剂。
如A ·很活泼，易与单体发生反应，重新引起聚合反应，HA 就称为链转移剂。
有溶剂情况下平均聚合度式中：DP0—无溶剂存在条件下时聚合物平均聚合度。
[S] —溶剂浓度[M]—单体浓度Cs—链转移常数② 向单体转移，可形成支链聚合物232332323222222~~R nMRCH CHOOCCH CH CHOOCCH RCH CHOOCCH CH CHOOCCHRCH CHOOCCH CH CHOOCCH CH CHOOCCH RCH CHOOCCH +=⇒→=+→+==−−→A 或③ 向大分子转移，也可形成支链聚合物（4）终止链链终止一般按偶合终止和歧化终止两种方式进行。
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醋酸乙烯聚合反应
醋酸乙烯单体（VA）是一种容易发生聚合反应的化学中间体，也是许多聚合物和乳液应用的组成成分之一。
实验室数据显示，正常情况下保存的规格级醋酸乙烯单体（VA）不会形成聚合物1，但是经验证明，聚合引发剂很容易被引入体系中，从而引发醋酸乙烯单体（VA）的聚合反应。
正是由于该物质容易发生聚合，为防止失控的聚合事故的发生，应采取多种安全预防措施。
失控的聚合反应是指醋酸乙烯（VA）发生无法控制的聚合反应。
在可控的状况下，醋酸乙烯单体（VA）会聚合形成醋酸乙烯聚合物，但是当自由基含量过高时，就会发生失控的聚合反应。
失控的醋酸乙烯聚合反应十分剧烈，产生的压力波动可达到40巴（580psig）1。
而多数储罐无法承受这些压力环境。
因此，为了防止失控的聚合反应事故的发生，采取必要的预防措施是十分重要的。
通常，一旦自由基引发了醋酸乙烯单体（VA）的聚合反应，很容易形成醋酸乙烯聚合物。
自由基可以通过多种方式形成，而且当其遇到其它自由基以及单体本身时，自由基会变得非常活跃。
其实并非所有醋酸乙烯聚合物的形成都会造成失控的聚合反应，但是仍需注意可能引起迅速的聚合反应发生的因素，以避免发生失控的聚合反应。
引起自由基的形成并从而形成醋酸乙烯聚合物的因素主要包括1：
1.醋酸乙烯单体（VA）暴露在氧气（空气）中
2.较高的温度
3.储罐的材质，尤其是含有铁锈或其它金属氧化物
4.阳光或其它辐射源
5.存在已知的自由基引发剂，如过氧化物混和物
醋酸乙烯暴露在氧气或空气中会促使过氧化物的形成1。
醋酸乙烯中的过氧化物在其分解时会造成剧烈的聚合物的形成2。
热作用会引发自由基的形成1。
在室温下，热引发的自由基几率较低。
但是当温度上升时，热引发作用对醋酸乙烯单体（VA）中自由基的产生会有很大的影响。
为了降低自由基的形成，在醋酸乙烯中应添加阻聚剂，作为自由基的净化剂。
对苯二酚的稳定性作用源于对苯二酚与自由基发生反应，生成非常稳定的化合物，从而防止这些自由基与醋酸乙烯单体（VA）发生进一步的反应。
因此，经常需注意的是，储存的醋酸乙烯单体（VA）中的对苯二酚的含量会随着时间的变化而逐渐减少。
实际上，在正常条件下，对苯二酚的消耗量是相当低的，但是当温度升高或当暴露在氧气中而生成过氧化物的含量升高时，或在上述提及的其它可能产生自由基的情况下，对苯二酚的消耗量会增加。
人们原以为，对苯二酚的阻聚作用在氧气中会更有效，因此，过去醋酸乙烯单体（VA）直接暴露在空气中储存。
然而，现在的研究表明，由于醋酸乙烯的易燃性以及暴露在氧气中会形成过氧化物，醋酸乙烯最好是保存在干燥的氮气环境中3。
在碳钢槽罐中储存醋酸乙烯单体（VA）会增加生成醋酸乙烯聚合物的机率。
实验证明，保存在碳钢储罐中对苯二酚的消耗量是保存在彩色玻璃储罐中的两倍3。
此外，碳钢储罐中的铁锈对醋酸乙烯单体（VA）造成了更大的不稳定作用，同时也会造成对苯二酚的消耗。
因此，为了降低引发聚合物形成的机率，醋酸乙烯单体（VA）应储存在纯净的碳钢储罐中。
为了预防铁锈引发形成聚合物，在制造新的储罐时，建议使用不锈钢制造储罐，这样基本上就不会产生铁锈1。
在塞拉尼斯，我们的产品储罐中尚未发生过醋酸乙烯失控的聚合反应，但是我们见过在循环罐和反应釜中发生未曾预料到的，剧烈的聚合反应。
在这两种情况下，我们已经成功地应用过程危险分析方法来确定导致这些意外事故发生的因素。
这些因素包括污染、过量的引发剂（尤其是过氧化物）、过量的单体、稀释剂量太少以及冷却不足。
对这些危险的分析，可以使用诸如故障树以及事件树之类的风险评估工具来控制风险。
这些工具发展为有效措施来降低这些事件发生的频率，并减轻事故后果。
可靠的数字控制系统，强大的管理控制（诸如标准操作流程和项目清单培训）均可降低危险事件发生的频率。
例如，采用安全仪表系统可以淬灭反应，使得反应釜中只残留废渣而没有其它损害。
如果反应釜没有了强大的危险规避系统，意外发生的醋酸乙烯单体（VA）聚合反应事件会造成反应釜破裂、反应物的泄漏，而且潜在的可燃性会导致火灾的发生。
而火灾会造成其它储罐过热、失灵，从而引起次生事故和再生事故，将会呈现多米诺骨牌效应。
因此，为了降低发生醋酸乙烯失控的聚合反应的风险，应采取以下条件/原则：
储存注意事项：
应在纯净的、无铁锈的碳钢或不锈钢储罐中储存
应于干燥的氮气中储存
应注意管道连接，因为管道连接可能会引入污染物或不相容物质
备注：当醋酸乙烯单体（VA）中对苯二酚含量为百万分之三至百万分之五时，其储存时间不应超过六个月；当醋酸乙烯单体（VA）中对苯二酚含量为百万分之十四
至百万分之十七时，其的储存时间不应超过十二个月。
如果遵循以上指导原
则，则失控的醋酸乙烯聚合反应发生的风险将会大大的降低。
反应釜注意事项：
应进行过程危害分析和风险分析，以控制风险
可靠的数字控制系统并包含许可和最优先控制
利用采用项目清单的强大管理系统（标准操作规范和操作工培训）
使用安全仪表系统
采用强大的管理体系来设计、安装和维护安全仪表系统和减压装置
参考
1.J-L Gustin，化学健康与安全信息，2005年11/12月，第36期（2005）。
2.H. L. Jackson, W. B. McCormack, C. S. Rondestvedt, K. C. Smeltz, I. E.
Vielle, 化学教育, 47, A175 (1970).
3.L. B. Levy, L. Hinojosa, JR., 应用聚合物科学杂志, 45, 1537 (1992).
4.醋酸乙烯协会，“醋酸乙烯储存和处置指南”。