以丙烯酸为功能性单体的苯丙乳液聚合及其性能研究
苯丙乳液——高化实验报告
[ M ]
的乳胶粒数目为 N，则发生聚合的乳胶粒浓度
N 2N A
R p k p [ M ][ M ]
所以总聚合速率为
k p N[M ] 2N A
因此， 乳液聚合速率与乳胶粒数目息息相关， 因为在乳液中， 胶束、 增溶胶束的浓度可 达 1020 个/L， 即匀速期时， 自由基浓度约为 10-4mol/L， 比典型自由基聚合高一个数量级。 同时， 聚合物和单体达到溶胀平衡时， 乳胶粒内单体浓度约为 5mol/L， 因此， 乳液聚合速率 很高。 2. 在乳液聚合中若乳化剂浓度低于 CMC 值时，将有什么结果？ 答： 如果乳化剂浓度低于 CMC 值， 那么体系中不会形成胶束， 因此乳液聚合的场所就 不再是胶束了， 则引发剂溶在水中、 单体以液滴形式存在、 乳化剂附着在单体液滴上或溶于 水， 因此引发剂在水中产生自由基后， 只能向单体液滴进攻， 然后单体液滴进行本体聚合。 这称为细乳液聚合， 类似于悬浮聚合， 但比悬浮聚合的效率要低的多， 因为引发剂和单体分 相， 初级自由基的产生速率大大降低， 而且还必须大力搅拌， 还应加入水不溶性共稳定剂 （如 正己烷） ，否则单体液滴会聚并。 3. 若在本实验体系中采用油溶性引发剂，实验结果将会如何？ 答： 如果采用油溶性引发剂， 则引发场所就在单体液滴和增溶胶束中， 而且两个场所的 引发几率是大致一样的， 然而在单体液滴中的单体总量 （不是液滴数量） 远远大于增溶胶束， 因此聚合主场所为单体液滴， 最后得到的颗粒应该有大有小， 而且大颗粒的总量似乎应大于 小颗粒、乳胶粒的总量。 4. 如果共聚乳液的制备采用批量法结果将如何？
在已准确称重的小铝箔皿中 滴入约 1g 的产品，滴加 1 滴 TBC，准确称重后，放入 烘箱内，几天后取出冷却， 称重，计算固含量。 将乳液在洁净的玻璃板上， 置于常温下成膜，观察膜的 完整性和透明性。
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。
苯丙烯酸乳液的合成实验报告
苯丙烯酸乳液的合成实验报告一、实验目的本实验旨在通过合成苯丙烯酸乳液，掌握乳液聚合的基本原理和方法，了解聚合反应中各种因素对聚合过程和产物性能的影响。
二、实验原理苯丙烯酸乳液是一种常用的水性聚合物材料，其主要成分为苯丙烯酸单体和十二烷基硫酸钠等表面活性剂。
在聚合反应中，表面活性剂可以使单体分散在水相中形成胶体颗粒，从而实现水相聚合。
聚合反应中还需要加入引发剂、稳定剂等辅助剂，以控制反应速率和产物性能。
三、实验步骤1.将苯丙烯酸单体、十二烷基硫酸钠等表面活性剂按一定比例加入到反应釜中；2.将引发剂加入到反应釜中，并快速搅拌均匀；3.将反应温度升至80℃左右，并保持恒温搅拌3-4小时；4.待反应结束后，降温至室温，并加入稳定剂，继续搅拌1小时；5.将合成的苯丙烯酸乳液过滤、洗涤、干燥，得到固体产物。
四、实验注意事项1.反应釜和所有使用工具必须清洗干净，并用乙醇消毒；2.反应釜中的各种试剂加入顺序必须按照实验要求执行；3.反应过程中需要不断搅拌，以保证单体分散均匀；4.反应温度和时间需要严格控制，以免影响产物质量。
五、实验结果与分析通过本次实验合成了苯丙烯酸乳液，并得到了固体产物。
对产物进行了元素分析、红外光谱分析等测试，结果表明产物为苯丙烯酸聚合物。
同时还对产物的颗粒大小、分散度等性能进行了测试，结果表明该乳液具有良好的稳定性和可调节性能。
六、实验总结本次实验通过合成苯丙烯酸乳液，深入学习了水相聚合的基本原理和方法，并掌握了常用的聚合辅助剂和表面活性剂的使用方法。
同时还了解了聚合反应中各种因素对产物性能的影响，为今后更深入地研究水相聚合提供了基础。
苯丙乳液的制备及其性能影响因素研究_巫朝剑
１ ０ ≤０． ４． ０． ５ ５． ０ ２． ４ ５． ６ ３
） ／ ／ ／ 注： 采用半 连 续 种 子 聚 合 工 艺 ， ｍ（ Ｓ ｔ ｍ（ Ｂ Ａ） ｍ（ ＡＡ） ＝４ ５ ／ ， 质量分数 ） 复合乳化剂 （ 阴／非 ＝１ ４ ５ ３， Ａ Ｐ Ｓ 用量为 ０． ４％ （ ） 。以下实验均以此条件进行 用量为 ２． 质量分数） ０％ （ ∶１ 。 单因素研究
７］ 。 如图 ２ 所示 ， 小［ 复 合 乳 化 剂 用 量 为 ２． 质量分 ０％ （ ） ， ， 数 时 乳胶粒平均粒径为１ １ ４． ７ ｎ ｍ 且 分 布 最 窄，
、 上结果表明 ， 单体 Ｓ ｔ Ｂ Ａ、 ＡＡ 发 生 了 自 由 基 无 规 共 聚 。 反应
８ ８． ３％ 分 布 在 ５ ０～２ ０ ０ ｎ ｍ 之 间。 但 当 乳 化 剂 用 量 高 于３． 质量分 数 ） 时， 聚 合 物 乳 液 呈 灰 白 色 糊 状， 体 ０％ （ 系中有大量小气泡和粗粒子 ， 乳液耐水性差 ， 钙离子稳 冻融稳定 性 、 热 稳 定 性 均 不 能 通 过 相 应 的 测 试。 定性 、 ／ 因此 ， 复合乳 化 剂 Ｓ 质 Ｄ Ｓ Ｏ Ｐ １ ０ 较 佳 用 量 为 ２． ０％ （ － 量分数 ） 左右 。 图 １ 聚合物乳液红外谱图 Ｆ ｉ １Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ ｓ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ ｏ ｆ ｅ ｍ ｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｌ ｍ ｅ ｒ － ｇ ｐ ｐ ｙ 乳化剂对乳液性能的影响 ３． ２ 乳化剂在乳液聚合中主要起分散 、 稳定 、 增溶的作 用， 其实际上是以一种特殊的结构“ 胶 束” 的形式分散 于水中 ， 不但可以增溶富积单体 ， 同时也是乳液聚合的 场所 。 其中 ， 阴离 子 型 乳 化 剂 主 要 以 双 电 子 层 结 构 分 散、 稳定乳液 ， 乳化 能 力 强； 非离子型乳化剂具有空间 位阻 作 用 、 屏 蔽 效 应， 可增加乳液对 ｐ 无机盐和 Ｈ 值、 。 冻融的稳定性 乳 液 聚 合 中 通 常 将 两 者 配 合 使 用 ， 产
丙烯酸系增稠剂的聚合方法的研究毕业论文
本科毕业论文丙烯酸系增稠剂的聚合方法研究丙烯酸系增稠剂的聚合方法研究摘要：介绍了以丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯为单体，采用过硫酸铵作为引发剂，以非离子乳化剂聚氧乙烯醚(OP-10)和阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)作为复合乳化剂，经过乳液聚合，制得了一种水性涂料用缔合型增稠剂。
考察了丙烯酸单体含量、乳化剂用量对乳液性能和增稠剂粘度的影响。
优化了反应条件，反应过程和最终乳液都很稳定。
关键词：丙烯酸；苯乙烯；增稠剂Study on the Polymerization Methods For Acrylic DepartmentThickenerAbstract:A kind of associative thickener for waterborne coating is prepared by emulsion polymerization of acrylic, styrene,butyl acrylate and hydroxypropyl acrylate as monomers, ammonium persulfate was used as initiator；OP-10 and SDS wcre used as emulsifiers. The influence of the amount of acrylic and emulsifier to the emulsion properties and the viscosity of the thickener is described. Polymerization was easily carried out and stable polymef latex was obtained．Key words: acrylic acid; styrene; thickener目录第1章绪言11.1 乳液聚合11.1.1 乳液聚合的定义11.1.2 乳液聚合实验原理21.1.3 乳液聚合特点41.1.4 影响乳液聚合稳定性因素51.2 丙烯酸系聚合物乳液与乳液聚合物的生产51.3 增稠剂71.3.1 天然增稠剂71.3.2 乳化增稠剂81.3.3 合成增稠剂81.4 国外增稠剂的发展状况8第2章实验部分92.1 实验装置图102.2 主要实验仪器102.3 原料规格102.4 分析测试方法122.4.1 测试仪器122.4.2测试方法122.5 乳液的性能测试与表征132.5.1 液固含量的测定：132.5.2 单体转化率的测定：132.6 试验步骤13第3章结果与讨论133.1 实验方法与工艺参数的选择143.2 乳化剂对乳液稳定性的影响163.3 图谱分析183.4 碱溶性丙烯酸增稠剂的增稠机理18结论19参考文献20致21第1章绪言乳液聚合技术的开发起始于20世纪早期，于20年代末期就已有和目前生产配方类似的乳液聚合过程的专利出现。
丙烯腈改性苯丙乳液的合成与性能分析
Ｖ ｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． １ ５
Ａｕ ｇ ｕ ｓ ｔ ． ２０１ ３
Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
丙 烯 腈 改 性 苯 丙 乳 液 的 合 成 与 性 能 分 析
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｓ ｔ ｙ ｒ ｅ ｎ ｅ，ｂｕ ｔ ｙ ｌ ａ ｃ ｙｌ ｒ ａ ｔ ｅ，ａ ｎ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ａ ｃ ｙｌ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｓ ｔ ｈｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｏ ｍｅ ｒ ｓ，ａ ｃ ｒ ｙ ｌ ｏ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｌ ｅ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍｏ ｎ ｏ ｍｅ ｒ ｓ．ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｒ ｅ—ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｐｏ ｌ ｙ ｍｅ ｉｚ ｒ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ｙ ｒ ｅ ｎｅ—ａ ｃ ｒ ｙ ｌ ｉ ｃ ｅ ｍｕｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ａ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｃ ｒ ｙ ｌ ｏ — ｎｉ ｔ ｒ ｉ ｌ ｅ，ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｈａ ｒ ｄ ｍｏ ｎ ｏ ｍｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｏ ｔ ｆ ｍｏ ｎ ｏ ｍｅ ｒ ，ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ｙ ｒ ｅ ｎ ｅ—ａ ｃ ｙｌ ｒ ｉ ｃ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｗｅ ｒ ｅ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ＦＦ Ｉ Ｒ ａ ｎｄ ＴＧ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ａ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｍｅ ｍｂ ｒ ａ ｎ ｅ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ， ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ， ａ ｂ ｒ ａ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ。 ｗａ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ｂｅ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｏ ｐｔ ｉ ｍｕ ｍ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｔｉ ｒ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｃ ｙｌ ｒ ｏ ｎｉ ｔ ｒ ｉ ｌ ｅ ｗａ ｓ ８ ％． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ：ａ ｃ ｙｌ ｒ ｏ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｌ ｅ；ｓ ｔ ｙ ｒ ｅ ｎ ｅ—ａ ｃ ｙｌ ｒ ｉ ｃ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ；ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ
苯丙乳液的制备及其稳定性的研究_黄润波
将 2 ～ 2.5 g的乳化剂 SDS、1 gOP-10和蒸馏水加入带有搅拌器的四口烧瓶中 , 在 45℃的水浴中反应 。 30 ～ 35分钟内在搅拌情况下均匀加入 45 gBA和 4 gAA, 得到的预乳化液备用 。 1.3 种子乳液聚合
参考文献 :
[ 1] 燕冲 , 张心亚 , 黄洪等 .苯丙乳液最新研究进展 [ J] .粘结 , 2007, 28(5):45 -8. [ 2] LeeCF.Kinetcicsoftheemulsioncopolymerizationofstyreneandbutylacylate[ J] .PolymerJournal, 2000, 32(8):642 65 0. [ 3] SpiridonOprea, TornerDodita.Influenceofagitationduringemulsionpolymerizationofacrylic-styrenelatexesonendproduct
2 结果和讨论
2.1 苯丙乳液 FTIR分析
核壳机构苯丙乳液 FTIR图如图 1所示 :
图 1是所合成的苯丙乳液的 IR图 , 3666.12 cm-1处是丙烯酸羟基 -OH的伸缩振 动吸收峰 , 1730.74 cm-1处是丙烯酸酯基中 C =O的 伸 缩 振 动 吸 收 峰 , 1250.30 cm-1 和 1165.45 cm-1处是丙烯酸丁酯中 -C-O-C -的对称伸缩吸收峰 , 1600.81 cm-1处为苯环 特征吸收 峰 , 757.97 cm-1处 有苯环中 C-H 面外弯曲的吸收峰 , 1452.30 cm-1是 -COO的特征吸收峰[ 7] , 从而可以说明 St、BA、AA等
苯丙烯酸乳液的合成实验报告
苯丙烯酸乳液的合成实验报告一、实验目的本实验旨在通过合成苯丙烯酸乳液，掌握乳液的制备方法和表征方法，了解乳液的性质和应用。
二、实验原理苯丙烯酸乳液是一种以苯丙烯酸为主要单体，通过乳化剂和稳定剂的作用，将水相和油相混合形成的乳状液体。
苯丙烯酸乳液具有良好的透明性、耐候性、耐水性和耐化学腐蚀性，广泛应用于涂料、胶粘剂、纺织品、造纸、印刷等领域。
本实验采用乳化聚合法合成苯丙烯酸乳液。
首先将苯丙烯酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、过硫酸铵等原料混合，加入适量的水，形成混合液。
然后在氮气保护下，加入过硫酸铵催化剂，进行聚合反应。
反应过程中，乳化剂和稳定剂的作用使得苯丙烯酸单体在水相中形成微小的乳状液滴，随着聚合反应的进行，液滴逐渐增大，最终形成苯丙烯酸乳液。
三、实验步骤1.将苯丙烯酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、过硫酸铵等原料按照一定比例混合，加入适量的水，形成混合液。
2.将混合液倒入反应釜中，加入适量的氮气，保护反应体系。
3.加入过硫酸铵催化剂，开始聚合反应。
反应温度控制在60℃左右，反应时间为2小时。
4.反应结束后，将反应产物放置静置，待其冷却至室温。
5.将苯丙烯酸乳液进行过滤、洗涤、干燥等处理，得到最终产物。
四、实验结果经过实验，我们成功合成了苯丙烯酸乳液。
通过红外光谱、粒径分布、稳定性等测试，对产物进行了表征。
红外光谱分析表明，产物中存在苯丙烯酸的特征吸收峰，证明苯丙烯酸单体已经成功聚合成为聚苯丙烯酸。
粒径分布测试表明，产物中的微粒大小分布均匀，平均粒径为200nm左右，符合苯丙烯酸乳液的特征。
稳定性测试表明，产物在室温下保存一个月后，仍然保持良好的稳定性和透明度。
五、实验结论本实验通过乳化聚合法成功合成了苯丙烯酸乳液，产物具有良好的透明性、稳定性和粒径分布均匀性。
该方法简单易行，适用于大规模生产。
苯丙烯酸乳液具有广泛的应用前景，在涂料、胶粘剂、纺织品、造纸、印刷等领域有着重要的应用价值。
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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。
1.1 材料及仪器材料：丙烯酸(AA，分析纯，天津市大茂化学试剂厂)；苯乙烯(St，分析纯，天津市博迪化学试剂有限公司)；丙烯酸丁酯(BA，分析纯，天津市登科化学试剂有限公司)；乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10，化学纯，天津市广成化学试剂有限公司)；十二烷基硫酸钠(SDS)、碳酸氢钠(NaHCO3)(分析纯，天津市博迪化学试剂有限公司)；过硫酸铵(APS，分析纯，天津市北辰方正试剂厂)；氨水(分析纯，莱阳经济技术开发区精细化工厂)；去离子水(自制)。
仪器：ME 204E电子天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)，JY 10002精密天平(上海森宇恒平科学有限公司)，6402-D电子继电器(黄骅市亚龙仪器仪表厂)，T-50B高剪切分散机(上海人和科学仪器有限公司)，GI-120电动搅拌器(江阴市保利科研器械有限公司)，DGG-9140B电热恒温鼓风干燥箱(上海森信实验仪器有限公司)，2XZ-1旋片真空泵(浙江黄岩宁溪医疗器械有限公司)，LVDVC旋转黏度计(美国Brookfield公司)，APA-2000 MASTERSIZER粒度分析仪(英国马尔文公司)，KDC-40低速离心机(科大创新股份有限公司中佳分公司)。
1.2 方法1.2.1 预乳化用250 mL烧杯称取部分去离子水，苯乙烯49.26 g，丙烯酸丁酯61.58 g，OP-10 1.60 g，质量分数为5%的十二烷基硫酸钠溶液64.0 g(提前配置)，用高速剪切机以2 000 r∕min转速预乳化30 min。
1.2.2 种子乳液在500 mL的四口烧瓶中加入剩余部分去离子水、64.75 g预乳化液、定量的丙烯酸及NaHCO3，开动搅拌机、冷凝水，插入温度计，油浴升温至75 ℃，加入1/4的APS引发剂水溶液，乳液瞬间变蓝，反应20 min，制得种子溶液。
1.2.3 乳液聚合反应温度维持80 ℃，将剩余预乳化液及部分引发剂以滴加的方式加入到反应烧瓶中，滴加3 h。
然后将温度升至85 ℃，保温30 min，并补加剩余引发剂。
保温完成后降温，出料。
1.3 测试及表征1.3.1 乳液固含量的测定用质量为m0的锡箔称取数克乳液，记为m1，放入烘箱，烘至恒重后，取出锡箔，冷却后称重为m2，按下式计算乳液固含量：1.3.2 单体的转化率取一定质量(G0)乳液放入锡箔中，放入烘箱中，烘干至恒重，取出冷却再称重(G1)，按下式计算转化率：式中：Y为转化率，%；G0为试样质量，g；G1为试样干燥后恒重，g；W为聚合配方中除单体以外不挥发物质百分含量，%；M为配方中单体的百分含量，%。
1.3.3 乳液粒径与分布使用MASTERSIZER 2000粒度分析仪对乳液进行粒度分析。
1.3.4 黏度的测定使用LVDVC旋转黏度计，在室温下对乳液黏度进行测定。
1.3.5 离心稳定性的测定利用KDC-40低速离心机，取5 mL样品，以3 000 r/min的速度，离心30 min，观测乳液稳定性。
2.1 NaHCO3质量分数对乳液稳定性及转化率影响在聚合反应条件相同的情况下，当质量配比为St︰BA︰AA=16︰20︰2时，考察了苯丙乳液制备过程中，碳酸氢钠质量分数对乳液制备的影响。
其中，丙烯酸中和度为与NaHCO3反应的丙烯酸与总丙烯酸质量之比，结果如表1所示。
由表1可以看出，NaHCO3质量分数的变化，对乳液稳定性影响较大。
当NaHCO3质量分数低于0.19%时，乳液不稳定，皆有颗粒析出；当其质量分数为0.19%～0.3%时，乳液中无颗粒析出；而当其质量分数达0.38%后，乳液中又出现颗粒状析出，说明乳液稳定性下降。
分析认为，当加入不同质量分数的NaHCO3时，部分―COOH基团失去H+，以―COO-形式存在，并在乳胶粒表面起到乳化剂的作用，而含有丙烯酸根负离子基团的分子聚合到大分子链中，使分子链同时带有亲水亲油基团，从一定程度上增加了乳液的乳化能力，盐电解使得带有丙烯酸根离子的大分子链上具有负电性，从一定程度上维持了乳液的稳定性。
但若加入过多的NaHCO3，会产生更多丙烯酸根负离子、钠离子，对乳胶粒表面电离层的侵害破坏作用而导致胶粒失稳和凝聚，导致乳液稳定性下降。
与此同时，当NaHCO3质量分数逐渐增大时，乳液固含量及转化率相应增大(图1)。
其质量分数在0.19%～0.3%时，乳液固含量较高，为42%左右，转化率皆达到97%以上；大于0.32%后，固含量及转化率有下降趋势。
乳液体系中凝胶的逐渐析出，直接导致其固含量及转化率的降低，所以适量的NaHCO3对乳液稳定性及转化率有重要影响。
2.2 丙烯酸质量配比对乳液的影响2.2.1 丙烯酸质量配比对乳液粒径及其分布的影响在相同的聚合反应条件下，当质量配比为St︰BA︰AA=16︰20︰x，NaHCO3质量分数为0.19%时，以丙烯酸质量配比为变量，制得乳液。
其中丙烯酸与单体质量配比分别为1.25、1.5、1.75、2.0、2.5，考察了丙烯酸质量配比对乳液粒径及粒径分布的影响，试验结果如图2及表2所示。
从图2及表2可以看出，当丙烯酸质量配比小于2时，粒径分布曲线基本重合，平均粒径较小，为0.19 μm；但当其质量配比为2.5时，粒径明显增大，为1.448 μm，且分布较宽。
这说明随着丙烯酸质量配比的增加，乳液平均粒径呈逐渐上升趋势，且分布逐渐变宽。
主要是由于丙烯酸带有羧基，亲水性较强，在水溶液中较易自聚，且加入丙烯酸后，由于丙烯酸自身结构及与碳酸氢钠反应生成丙烯酸钠盐，导致部分乳胶粒间易相互聚集连接，形成较大粒径的乳胶粒，最终使粒径分布较宽。
2.2.2 丙烯酸质量配比对乳液黏度的影响聚合反应条件不变，调节丙烯酸质量配比，考察其对乳液黏度变化的影响，结果如图3所示。
由图3可以看出，随着丙烯酸质量配比的增加，乳液黏度逐渐增大。
特别是当质量配比从1.5到1.75时，黏度明显增大；当质量配比为2.5时，乳液黏度很高，乳液呈膏状不流动状态。
研究认为，每个丙烯酸分子含有一个—COOH，当所制高分子链中其含量增大时，相应胶粒表面的静电斥力会增大，但其对电解质也会变得更加敏感，特别是正离子趋向于扩散至双电子层中，使得双电子层变薄，最终导致静电斥力减小。
且丙烯酸量多易在水中自聚，生成聚丙烯酸钠，与水相互作用形成氢键，便利乳胶粒相互靠近，阻碍其流动性，增大乳液黏度。
2.3 氨水质量分数及剪切速率对乳液黏度影响取聚合条件不变，质量配比为St︰BA︰AA=16︰20︰1.5，NaHCO3质量分数为0.19%时制得的乳液，分次加入氨水进行中和。
静置排出气泡后，利用旋转黏度计在不同的转速下，测得氨水质量分数不同时体系的黏度，所测结果如图4所示。
氨水质量分数不同的乳液具有不同的中和度，图4显示了不同剪切速率下乳液黏度随氨水质量分数的变化规律。
由图4可知，中和度大小对乳液黏度影响较大，随着中和度的增大，乳液黏度逐渐增大。
这是因为，乳液体系中丙烯酸质量配比较大，当NaHCO3质量分数为0.19%时，仍为酸性体系，随着氨水的加入，逐渐形成的丙烯酸铵盐，由于盐电解反应，使体系中形成更多丙烯酸根负离子和铵根离子，在一定程度上增大了乳液的黏度。
当氨水质量分数为0.09%、中和度为22.56%时，黏度达到较高值，继续增大氨水质量分数，乳液黏度基本不变。
这说明在达到一定的中和度后，乳液大分子链间已形成广泛的相互缠结，排列紧密，分子链流动难度增大，乳液体系黏度较大。
当加入更多的氨水时，对乳液黏度影响较小。
由图5可以看出，不同质量分数氨水的乳液随剪切速率的增加，黏度皆呈曲线状逐渐下降，明显表现出剪切变稀行为，且氨水含量越大，黏度越高，下降趋势越显著。
这主要是因为随着氨水质量分数增大，丙烯酸中和度相应变大，分子链中含有的聚丙烯酸铵盐量越大，电离程度增大，使得乳液易聚结，增大乳液黏度。
综上可知此苯丙乳液属于假塑性流体。
1)通过半连续种子乳液聚合方式，加入不同质量配比的功能性单体丙烯酸，制得了稳定的苯丙乳液。
2)pH调节剂对乳液稳定性影响较大，当NaHCO3的质量分数为0.19%～3.0%时，可得到稳定乳液。
3)当丙烯酸质量配比小于2时，粒径分布曲线基本重合，平均粒径较小，为0.19 μm，且分布较窄；当质量配比为2.5时，粒径变化明显增大，为1.48 μm，分布较宽。
4)随着丙烯酸质量配比的增加，乳液黏度逐渐增大，特别是当质量配比从1.5到1.75时，黏度明显增大。
5)随着中和度的增大乳液黏度逐渐增大，但当增大到一定程度时，黏度基本不变。
体系呈现明显的剪切变稀特征，表明苯丙乳液为假塑性流体。
【相关文献】[1]ZHONG Z Q, YU Q, YAO H. et al. Study of the styrene-acrylic emulsion modified by hydroxyl-phosphate ester and its stoving varnish[J]. Progress in OrganicCoatings,2013,76(5):858-862.[2]QU X W, WANG N Y, LOVELL P A. Preparation and characterization of the latexes with different particle sizes by semibatch emulsion polymerization and the influence on properties of waterborne pressure-sensitive adhesives[J]. Journal of Applied Polymer Science,2009,112(5):3030-3040.[3]徐凯,郑礼平,易玲敏,等.含氟硅涂料印花黏合剂在真丝织物上的应用[J].丝绸,2013,50(10):6-10. XU Kai, ZHENG Liping, YI Lingmin, et al. Application of pigment printing adhesive containing fluorosilicone in silk fabrics[J]. Journal of Silk,2013,50(10):6-10.[4]邵国强.水性苯丙纳米乳液的制备与表征[J].化工新型材料,2011,39(4):111-113. SHAO Guoqiang. Preparation and characterization of nano-styrene acrylic emulsion[J]. New Chemical Materials,2011,39(4):111-113.[5]CHEN K, XIN X L, WEI Y N. Synthesis of styrene-acrylic emulsion for aqueous glazing agent[J]. Advanced Materials Research,2011,380:11-14.[6]JI W J, JIANG Y M, LI B T. et al. Design and control of soap-free hydrophilic-hydrophobic core-shell latex particles with high carboxyl content in the core of the particles[J]. Chinese Journal of Polymer Science,2012,30(4):595-602.[7]杨少艳,赵振河,李辉.新型交联单体在苯丙乳液印花黏合剂中的应用[J].印染,2014,40(6):16-19. YANG Shaoyan, ZHAO Zhenhe, LI Hui. Application of novel crosslinking monomers to styrene-acrylic emulsion adhesives for pigment printing[J]. Dyeing &Finishing,2014,40(6):16-19.[8]XU J F, HU H R. Preparation and characterization of styrene acrylate emulsion surface sizing agent modified with rosin[J]. Journal of Applied Polymer Science,2012,123(1):611-616.[9]ZHANG R H, LIANG J, WANG Q. Preparation and characterization of graphite-dispersed styrene-acrylic emulsion composite coating on magnesium alloy[J]. Applied Surface Science,2012,258(10):4360-4364.[10]XU J F, LONG L, HU H R. Preparation of starch-based styrene acrylate emulsion used as surface-treatment agent for decorative base paper[J]. Journal of Polymer Engineering,2013,33(4):323.[11]ZHANG H W, SONG N N, LEI Y H. Characteristics of styrene-acrylate micro emulsion with high solid content and their effect on the coating properties[J]. Advanced Materials Research,2013,791-797:44-47.[12]ALAMIR M, SHEIBAT-OTHMAN N, OTHMAN S. Measurement based modeling and control of bimodal particle size distribution in batch emulsion polymerization[J]. AIChE Journal,2010,56(8):2122-2136.。