乳液聚合生产工艺及设备.
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。
丙烯酸酯橡胶乳液聚合车间的工艺设计
目录1 项目简介...………………………………………………1.1 项目名称………………………………………………………1.2 项目设计根据…………………………………………………1.2.1 重要原料及物理性质……………………………………1.2.2 生产措施………………………………………………..1.3 设计根据及必要性………………………………………….1.4 市场前景分析……………………………………………….1.5 生产能力…………………………………………………….1.6 技术方案及设备方案……………………………………..1.6.1 技术方案……………………………………………1.6.2 设备方案……………………………………………..1.7 聚合反应机理及影响反应旳原因……………………….1.7.1 聚合反应机理………………………………………...1.7.2 影响反应旳原因……………………………………..2 生产措施及工艺流程………………………………….2.1 生产措施………………………………………………….2.1.1 原料选择……………………………………………..2.1.2 聚合机理……………………………………………..2.1.3 实行措施…………………………………………….2.1.4 操作过程……………………………………………2.2 集合工艺过程…………………………………………...2.2.2 引起剂旳选择………………………………………….2.2.3 乳化剂旳选择………………………………………….2.2.4 分散介质旳选择……………………………………….2.2.5 其他介质旳选择……………………………………….2.2.6 聚合温度旳选择……………………………………….2.2.7 所选物料物理性质…………………………………….2.3 工艺流程……………………………………………………2.4 工艺参数……………………………………………………2.4.1 工艺配方………………………………………………2.4.2 重要单体参数…………………………………………2.4.3 重要工艺参数…………………………………………2.4.4 产品技术参数…………………………………………2.5 重要设备控制方案………………………………………...2.5.1 反应器温度旳控制……………………………………2.5.2 反应器旳压力控制……………………………………2.5.3 反应器旳液位旳控制…………………………………2.5.4 泵旳控制………………………………………………3 物料衡算及热量衡算…………………………………..3.1 物料衡算…………………………………………………..3.1.1 物料平衡示意图………………………………………3.1.2 所发生旳聚合反应方程式……………………………3.1.4 确定重要物料投料数量……………………………….3.1.5 顺流程设备进行计算…………………………………..3.2 热量衡算…………………………………………………….3.2.1 搜集数据………………………………………………..3.2.2 热量计算………………………………………………..4 设备工艺计算…………………………………………….4.1 反应聚合釜旳设计………………………………………….4.1.1 釜体旳设计……………………………………………..4.1.2 釜体外形尺寸旳设计…………………………………..4.1.3 搅拌装置旳设计………………………………………..4.1.4 传热装置旳设计………………………………………..4.2 各物料进出管口直径确实定……………………………….4.3 轴密封形式………………………………………………….4.4 泵旳工艺设计……………………………………………….4.5 调整釜旳设计……………………………………………….4.6 引起剂罐…………………………………………………….4.7 单体乳化罐………………………………………………….4.8 过滤器……………………………………………………….4.9 工艺管口旳设计…………………………………………….5 参照文献………………………………………………….1 项目简介1.1 项目名称：1万吨/年丙烯酸酯橡胶乳液聚合车间旳工艺设计。
对聚丙烯酞胺的水溶液聚合法生产工艺及化工设备问题的探讨
．
在 聚丙烯 酞胺 的工 业生产 中 ， 目前水溶 液 热聚合工 艺还 是应用 较多 。 工 业 上最 常采 用的 引发剂 有过氧 化物 和偶氮 化合 物 ， 在 过氧化 合物 中 ， 加入少 量还 原剂 组成 氧化 还原体 系也常 采用 由于热 引发水溶 液聚 合生 产过程 中 ， 对温 度 要 求比较高 ， 所 以聚合 物分子量 一般都 只在 １ ０ ０ ０ 万左右 ， 分子 量很难提 高上去 。 因此 ， 目前对 水溶 液聚 合研 究较多 ， 主 要是 想通过 引 发体系 、 体 系｝ 值 等来提 高 聚合物 分 子量 。 ２、 光 聚 合 光聚合 是指化合 物 由于吸 收光而引起 分子量 的增加 的任 何过程 ， 其 中也包
聚丙 烯酞 胺的 水溶液 聚舍 法 生产工 艺 聚丙烯 酞胺及 其衍 生物都 是通 过丙烯 酸胺的 自由基 聚合 制成的均 聚物 或 共 聚物 聚合方法 按单体 在介质 中的分散 状态分类 有 ： 水溶 液聚合法 、 反相 乳液 聚合 、 反相 微 乳液 聚合 、 悬浮 聚合 、 沉 淀 聚合 、 衍 生物 聚合 、 固态 聚 合等 。 水溶 液聚 合是将 单体Ａ Ｍ和引发剂 溶解在 水 中进 行的 聚合反 应 ， 是 聚丙烯 酸 胺工 ． 业生 产最早 、 国 内用得 最多 的方法 。 与本体 聚合相 比 ， 溶液 聚合 的优 点 是： 有溶 剂为 传热 介质 ， 聚合 温度容 易控 制 ； 体 系 中的聚合 物浓 度较 低 ， 容 易 消 除 自动加速 现象 ， 聚 合物分 子量较 均一 ， 不 易进行 链 自由基大 分子 转移而 生成 支化 或交 联 的产物 ； 反 应后 物料 也 可 以直 接 使 用。 该 法具 有安 全 、 工艺 设 备简 单、 成本 较低 等优 点 ， 目前 也是 国 内聚 丙烯 酞胺 主要 的生 产方法 。 １、 热 聚合
丁苯橡胶装置生产工艺流程解析
03 .
凝聚和分离
Coagulation and separation
凝聚过程
丁苯橡胶装置
Styrene butadiene rubber device
生产工艺流程
Production process flow
凝聚过程
Coagulation process
凝聚过程是物质从混乱到有 序的转化过程，也是自然界
聚合反应条件控制
丁苯橡胶装置生产工艺流程解析 聚合反应条件控制是丁苯橡胶装置生产的关键环节。以下是聚合反应条件控制的几个主要方面： 1. 聚合反应温度控制 聚合反应温度是影响橡胶分子量及分子量分布的重要因素。温度过低会导致反应速率缓慢，影响生产效率；温度 过高则可能导致凝胶化，严重影响产品质量。因此，需要精确控制聚合反应温度，以确保生产效率和产品质量的 稳定。 2. 聚合反应压力控制 聚合反应压力也是影响橡胶分子量及分子量分布的重要因素。 压力过低可能导致凝胶化，影响产品质量；压力过高则可能导致设备损坏，增加能耗。因此，需要精确控制聚合 反应压力，以确保生产效率和产品质量的稳定。 3. 聚合反应时间控制 聚合反应时间也是影响橡胶分子量及分子量分布的重要因素。 时间过短可能导致反应不充分，影响产品质量；时间过长则可能导致凝胶化，影响生产效率。因此，需要精确控 制聚合反应时间，以确保产品质量的稳定和生产效率的提高。 4. 聚合反应物料配比控制 聚合反应物料配比也是影响橡胶分子量及分子量分布的重要因素。 物料配比不合理可能导致凝胶化，影响产品质量；物料配比过高则可能导致生产效率降低，增加能耗。因此，需 要精确控制聚合反应物料配比，以确保产品质量的稳定和生产效率的提高。
04 .
产品后处理
Product post-processing
乳液聚合方法在材料制备上的应用
乳液聚合⽅法在材料制备上的应⽤聚合⽅法在材料制备上的应⽤及发展材料的合成与制备⾸先是单体通过聚合反应合成聚合物，然后通过相应的加⼯⼯艺制备成所需的材料或产品。
聚合反应常需要通过⼀定的聚合⽅法来实施，根据聚合物的性能指标以及应⽤环境条件等要求，常⽤的聚合⽅法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合以及固相聚合、熔融聚合、界⾯聚合等等，不同的聚合反⽅法有不同的⼯艺及设备要求，所得的聚合物产物在纯度、分⼦量、物态及性能等⽅⾯也各有差异。
如本体聚合体系中仅有单体和引发剂组成，产物纯净后处理简单，可直接⽤模板模具成型，如有机玻璃的制备；溶液聚合是将单体和引发剂均溶于适当的溶剂中的聚合⽅法，体系得粘度较低，具有传热散热快、反应条件容易控制，可避免局部过热，减少凝胶效应等特点适应于聚合物溶液直接使⽤的场合，如涂料、胶粘剂等；悬浮聚合是单体以⼩液滴状悬浮在⽔中进⾏的聚合⽅法，，其特点是以⽔作为反应介质，为了让⾮⽔溶性的单体能在⽔中很好地分散需要使⽤分散剂，所以悬浮聚合体系⼀般由单体、油溶性引发剂、分散剂以及⽔组成，悬浮聚合的产物⼀般以直径为0.05~2mm的颗粒沉淀出来，后处理简单⽅便⽣产成本低，但产物中常带有少量分散剂残留物；乳液聚合是在乳化剂的作⽤下，单体分散在⽔中形成乳液状态的聚合⽅法，体系由单体、⽔溶性引发剂、乳化剂和⽔组成，由于是以⽔为介质，具有环保安全、乳胶粘度低、便于传热、管道输送和连续⽣产等特点，同时聚合速度快，可在较低的温度下进⾏聚合，且产物分⼦量⾼，所得乳胶可直接⽤于涂料，粘结剂，以及纸张、织物、⽪⾰的处理剂等众多领域，乳液聚合因其⽣产过程中安全、环保等特点深受⼈们的⼴泛重视，下⾯主要以乳液聚合为例就聚合⽅法在材料制备上的应⽤及进展进⾏概述。
⼀、乳液聚合法的特点：1、乳液聚合的优点：以⽔为分散介质价廉安全。
乳液的粘度低，且与聚合物的分⼦量及聚合物的含量⽆关，这有利于搅拌、传热及输送，便于连续⽣产；也特别适宜于制备粘性较⼤的聚合物，如合成橡胶等。
万吨聚氯乙烯车间工艺设计
悬浮聚合法年产30万吨聚氯乙烯车间工艺设计摘要本文概述了聚氯乙烯的性质、应用、发展状况、工艺进展以及聚合过程中的影响因素，在此基础上确定了聚氯乙烯悬浮聚合的生产工艺路线和相关参数。
然后在物料衡算、热量衡算的基础上进行了设备选型、车间布置和经济核算。
文中还对防火防爆防雷和三废的处理回收等方案进行了简单的阐述。
最后绘制了带控制点的工艺流程图、主体设备图和车间布置图。
关键词：聚氯乙烯，悬浮聚合，反应釜，工艺设计聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride)简称PVC，下同。
它是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙烯的均聚物。
PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。
工业生产的PVC相对分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，相对分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～8 5℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；有优异的介电性能。
但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。
PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。
PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮-苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。
具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。
目录1绪论 (1)1.1聚氯乙烯简介 (1)1.2聚氯乙烯的发展状况 (1)1.3国内外聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展 (1)1.3.1 国内聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展 (2)1.3.2 国外聚氯乙烯悬浮聚合的工艺进展 (3)1.4聚合工艺实践方法 (5)1.4.1本体聚合生产工艺 (5)1.4.2乳液聚合生产工艺 (5)1.4.3悬浮聚合生产工艺 (5)1.5 悬浮聚合生产工艺的两种操作方法的比较 (6)1.5.1连续式操作 (6)1.5.2间歇式操作 (7)1.6 氯乙烯悬浮聚合生成聚氯乙烯过程中的影响因素 (7)1.6.1纯水的影响 (7)1.6.2乙炔的影响 (7)1.6.3高沸物的影响 (8)1.6.4聚合体系中氧的影响 (8)1.6.5聚合体系中铁的影响 (8)1.6.6分散剂的影响 (8)1.6.7引发剂的影响 (9)1.6.8涂釜剂的影响 (9)1.6.9调节剂的影响 (9)1.6.10聚合温度的影响 (9)1.6.11无机添加剂的影响 (9)2 本设计的工艺流程和相关参数的设定 (11)2.1本设计拟采用的方法 (11)2.1.1生产方法 (11)2.1.2反应机理 (11)2.2本设计拟采用的工艺条件 (11)2.2.1聚合釜的选择 (11)2.2.2氯乙烯单体回收冷凝系统 (13)2.2.3气提系统 (14)2.2.4离心系统 (14)2.2.5P V C树脂的干燥系统 (15)2.3工况温度的选择 (15)2.4 本设计拟采用的生产工艺路线和工艺参数 (16)2.4.1生产工艺路线 (16)2.4.2主要工艺参数 (16)2.4.3工艺流程图 (17)3物料衡算 (18)3.1有关设计参数设定 (18)3.2本工艺的配方 (18)3.3聚合釜的物料衡算 (18)3.3.1物料平衡图 (19)3.3.2反应前后各物质的质量计算 (19)3.3.3物料衡算表 (19)3.4混料槽的物料衡算 (20)3.4.1物料平衡图 (20)3.4.2混料前后各物质的质量计算 (21)3.4.3物料衡算表 (21)3.5汽提塔的物料衡算 (21)3.5.1物料平衡图 (21)3.5.2 汽提前后各物质的质量计算 (22)3.5.3 物料衡算表 (23)3.6 离心部分的物料衡算 (23)3.6.1 物料平衡图 (24)3.6.2 离心前后各物质的质量计算 (24)3.6.3 物料衡算表 (24)3.7 气流干燥部分的物料衡算 (24)3.7.1 物料平衡图 (25)3.7.2 干燥前后各物质的质量计算 (25)3.7.3 物料衡算表 (25)3.8 沸腾干燥部分的物料衡算 (25)3.8.1 物料平衡图 (25)3.8.2 干燥前后各物质的质量计算 (26)3.8.3 物料衡算表 (26)3.9 筛分部分的物料衡算 (26)3.9.1 物料平衡图 (26)3.9.2 筛分前后各物质的质量计算 (26)3.9.3 物料衡算表 (26)3.10全过程物料衡算 (27)3.10.1 间歇操作过程物料衡 (27)3.10.2 连续操作过程物料衡算 (27)4 能量衡算 (29)4.1 热量衡算方程 (29)4.2 聚合釜的热量衡算 (29)4.2.1 有关参数的选择 (29)4.2.2 春季时聚合釜热量衡算 (30)4.2.3 夏季时聚合釜热量衡算 (31)4.2.4 秋季时聚合釜热量衡算 (32)4.2.5 冬季时聚合釜热量衡算 (33)4.3 汽提塔的热量衡算 (34)4.4 汽流干燥部分的热量衡算 (34)4.4.1 气流干燥部分的相关数据 (35)4.4.2 热量衡算 (35)4.5 沸腾干燥部分的热量衡算 (34)4.5.1 相关数据的选择和设定 (39)4.5.2 热量衡算 (40)5 设备选型 (45)5.1 聚合釜的选择 (45)5.1.1 釜外型尺寸及内部构件辅助设备的参数 (45)5.1.2 聚合釜台数及设备后备系数的计算 (45)5.1.3 聚合釜外形尺寸的设计 (46)5.1.4 搅拌装置的设计 (47)5.1.5 工艺管口的设计 (47)5.2 混料槽的选择 (49)5.3 汽提塔的选择 (49)5.3.1 塔尺寸及塔的特性参数 (49)5.3.2 操作工艺条件 (50)5.3.3 气提塔的数量 (50)5.4 离心机的选择 (50)5.5 气流干燥床的选择 (51)5.6 沸腾干燥床的选择 (52)5.6.1 适宜操作气速的计算 (52)5.6.2 沸腾床和挡板高度的计算 (53)5.6.3 分布板结构设计 (54)5.7 换热设备的选型和工艺计算 (55)5.7.1 气提塔中螺旋板换热器设计 (55)5.7.2 沸腾干燥中空气预热器设计 (57)5.8 流体输送机械的选型设计 (57)5.9 贮罐的选型和工艺设计 (57)5.9.1 原料氯乙烯单体的贮罐设计 (57)5.9.2 原料氯乙烯计量罐设计 (59)6 厂址选择及车间布置设计 (60)6.1 厂址选择的依据和原则 (60)6.2 车间厂房布置 (60)6.2.1 车间厂房布置的原则 (60)6.2.2 车间厂房结构设计 (61)6.2.3 车间各部分组成及布置要求 (61)6.3 车间设备布置 (62)6.3.1 车间设备布置的原则 (62)6.3.2 车间设备布置的要求 (63)6.4 本设计的车间布置 (65)7 技术经济 (67)7.1 技术经济分析概述 (67)7.2 主要技术经济指标 (67)7.3 投资估算 (67)7.3.1 总投资费用估算 (67)7.3.2 成本估算 (68)7.3.3 收入、税收和利润 (70)7.3.4 经济评价 (71)8 安全操作、三废防治和环境保护 (73)8.1 厂内的防火、防爆措施 (73)8.1.1 氯乙烯聚合的安全规范 (73)8.1.2 防火防爆措施 (73)8.2 废气防治 (75)8.2.1 废气危害 (75)8.2.2 废气防治措施 (75)8.3 废水防治 (75)8.3.1 废水危害 (75)8.3.2 废水防治措施 (75)8.4 废渣防治 (76)8.4.1 废渣危害 (76)8.4.2 废渣防治措施 (76)9 结论 (77)参考文献 (78)致谢 (81)1 绪论1.1 聚氯乙烯简介聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride)简称PVC，下同。
白乳胶常规粘结材料粘接设备及生产工艺
白乳胶常规粘结材料、粘接设备及生产工艺一、白乳胶定义聚醋酸乙烯酯胶黏剂（PV Ac）是以醋酸乙烯酯（VAc）作为单体, 在分散介质中经乳液聚合而制得, 俗称“白乳胶”。
聚醋酸乙烯酯胶黏剂粘接强度大、无毒、使用以便, 且价格廉价, 已经广泛应用于诸多工业部门, 但其耐水性、耐热性、抗冻性及抗蠕变性差, 大大限制了应用范围。
长期以来, 人们通过共聚、共混、交联、后缩醛化等措施来克服聚醋酸乙烯酯乳液聚合物固有旳缺陷, 拓展了其应用范围。
因此, 目前旳白乳胶, 已经不是单单指聚醋酸乙烯酯胶黏剂, 而是该类胶黏剂通过多种措施改性旳胶黏剂产品。
二、应用范围皮革、木材、织物、商品包装、纸品、鞋材等诸多工业部门。
三、我司白乳胶类别1.包装类胶黏剂: 裱纸裱盒胶、彩盒封口胶、书籍制作胶等；2.木材类胶黏剂: 拼板胶、木皮胶等；3、织物类胶黏剂: 鞋材胶、定型胶、卷材与无纺布贴合胶等；四、基材知识白乳胶常见基材有: 木材、玻璃、陶瓷、橡胶、塑料、织物、纸张及多种金属等, 其中, 我司白乳胶常用旳基材为木材、塑料、纸张、织物。
1、木材·木材旳组织构造: 地球上树木种类繁多, 但从植物分类学及生物解剖学角度来看, 木材可分为两大类, 即软木和硬木。
软木属于裸子植物, 是常绿树木, 而硬木属被子植物, 是冬季落叶韵阔叶树木。
常见旳硬木有水曲柳、橡木、柚木等；软木有松木、杨木等。
·木材旳化学成分: 木材旳重要成分是纤维素、半纤维素及木质素, 其副成分有灰分、油脂、树脂、精油、单宁、色素、含氮化合物等。
·木材旳物理性质:（1）相对密度与水分：木材旳相对密度均不小于1, 为1.45~1.60, 且一切种类木材旳真实密度几乎都是相似旳。
（2）膨胀收缩性：木材因吸湿或烘干而发生膨胀与收缩, 其膨胀收缩率因切面方向不一样而有所差异。
一般而言, 切线方向旳膨胀率是半径方向膨胀率旳2倍左右, 而长度方向是切线方向旳1/10左右。
乳液聚合实验操作应注意哪些问题
乳液聚合实验操作应注意哪些问题在进行乳液聚合实验操作时，有几个重要的问题需要特别注意。
首先，实验室环境的卫生是非常重要的。
在操作之前，确保实验室的工作台、
仪器设备和实验用具都进行了充分的清洁和消毒。
这样可以减少可能的污染源，确保实验结果的准确性。
其次，需要仔细选择和准备实验所需的原材料。
乳液聚合实验通常包括水相
和油相两个部分。
确保所使用的水和油的纯度和质量都达到要求，避免因为原材料的质量问题而影响实验结果。
在操作过程中，要注意控制实验中所需的温度和pH值。
温度和pH值的变化
可能会直接影响乳液的稳定性和聚合效果。
因此，根据实验要求，严格控制温度和pH值，避免过高或过低的影响。
此外，实验操作过程中要注意搅拌速度和时间的选择。
搅拌速度和时间会影响
乳液的稳定性和粒径分布，因此在实验操作中要根据具体要求选择适当的搅拌条件，确保乳液的质量和性能。
最后，实验结束后还需要进行适当的分析和测试。
通过测量乳液的稳定性、粒
径分布、粘度等指标，评估实验结果的准确性和乳液的质量。
根据实验结果，可以调整实验方案和工艺条件，进一步改进乳液聚合的效果。
在进行乳液聚合实验操作时，需要综合考虑上述问题，并根据实验要求和要求
的指导，进行详细的操作和记录。
这样可以保证实验结果的准确性和可靠性，并进一步推动乳液聚合研究的进展。
- 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)。
双电层是建立了静电力和扩散力 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。 而且距离越近排斥力越大，使乳胶
+
固定层 吸附层
+ + + + _ _ _ + _ _ _ _ + _ 乳胶粒 _ + _ _ _ + + +
粒难以接近而不发生聚集，从而使 乳状液具有稳定性。
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，而不能彻底防治液滴之间的聚集。
例如将鱼肝油分散在浓度为2％的肥皂水中，其界面自由 能比纯水降低了90％以上.。
6.2 乳液聚合的基本原理
而自由基生成速度为1013/ml*s；
二个自由基分别扩散到一个乳胶粒中的时间间隔为10s。按照自由基 反应机理，有S-E-H(smith-Ewart-Harkins)方程：
RP=kp[M][M· ]= kp[M]（N/2）
Xn= [kp[M]（N/2）]/(ρ/2)= kp[M]N/ρ N——乳胶粒的颗粒数 ρ ——自由基的生成速度
6.3 乳液聚合物料体系及其影响因素
乳液聚合机理
聚合完成阶段（聚合Ⅲ段） （单体转化率达到60～70％）
M/P ↓ P
聚合完成阶段乳液状态示意图
乳液聚合机理
乳液聚合各个阶段转化率与反应速度和表面张力的关系
表面张力及聚合速度与转化率的关系图
6.2 乳液聚合的基本原理
2、乳液聚合反应动力学
一般乳胶粒的颗粒数为1014个/ml左右；
速度与乳化剂浓度无关，与乳胶粒数目有较大关系：
RP N0.15 RP [E]0[I0]1.0
丙烯酸酯类在水中的溶解度也较高，如丙烯酸甲酯：
RP [E]0.16～0.23
6.3 乳液聚合物料体系及其影响因素
乳液聚合的物料组成包括：
单体 引发剂 乳化剂
分散介质（水）
其他（包括各种调节剂、电解质、螯合剂和终止剂等）
带负电的乳胶粒双电层示意图
+
6.2 乳液聚合的基本原理
（3）空间位阻的保护作用
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 。这种空间位阻
的保护作用阻碍了液滴或乳胶粒之间 的聚集而使乳状液稳定 具有空间位阻作用的水合层示意图
乳胶粒
6.2 乳液聚合的基本原理
2、影响乳状液稳定的因素
6.2 乳液聚合的基本原理
乳化现象及乳化液的稳定性
如果在水相中加入超过一定数量（临界胶束浓度）的乳
化剂，经搅拌后形成乳化液体，停止搅拌后不在分层， 此种现象称为乳化现象，此种稳定的非均相液体即是乳 状液。
6.2 乳液聚合的基本原理
1、乳状液稳定的条件
（1）乳化剂使分散相和分散介质的表面张力降低
粘结剂、涂料：白胶、乳胶漆等
各种助剂（纺织、造纸、建筑）等
6.1 乳液聚合生产工艺的特点
乳液聚合生产的主要特点是：
（1） 聚合速度快，分子量高；
（2） 以水为介质，成本低。反应体系粘度小，稳定性优良，反应热
易导出。可连续操作； （3） 乳液制品可以直接作为涂料和粘合剂。粉料颗粒小，适合于某 些特殊使用场合； （4） 由于使用乳化剂，聚合物不纯。后处理复杂，成本高。
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
乳液聚合机理
乳胶粒生成阶段（聚合Ⅰ段）（单体转化率达到10～20%）
M
M
乳胶粒
M
M/P M
R*
~1μm
乳胶粒生成阶段乳液状态示意图
乳液聚合机理
乳胶粒长大阶段（聚合Ⅱ段）（单体转化率达到20～60％）
M
M/P
R*
M
M <1μm
乳胶粒长大阶段乳液状态示意图
第六章 自由基乳液聚合
生产工艺及设备
6.1乳液聚合生产工艺的特点
乳液聚合的定义：
乳液聚合是单体和水在乳化剂的作用下配制成的乳 状液中进行的聚合，体系主要由单体、水、乳化剂及 水溶性引发剂四种成分组成。
6.1乳液聚合生产工艺的特点
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
（1）电解质的加入
当乳状液中加入一定量的电解质后，液相中离子浓度增加，在吸附 层中异性离子增多，电中和的结果是使动电位下降，双电层被压缩。 当电解质浓度达到足够浓度时，乳胶粒的动电位降至临界点以下， 乳胶粒之间的吸引力由于排斥力的消失而体现出来，使体系出现破 乳和凝聚现象。 离子型乳化剂形成的乳状液其电解质稳定性差。
6.3 乳液聚合物料体系及其影响因素
单体
乳液聚合的单体必须具备以下几个条件： ⑴ 单体可以增溶溶解但不能全部溶解于乳化剂的水溶液； ⑵ 单体可以在增溶溶解温度下进行聚合反应； ⑶ 单体与水和乳化剂无任何作用
⑷ 对单体的纯度要求达到99％以上
⑸ 在乳液聚合中，单体的含量一倍控制在30％～60％之间 。
6.2 乳液聚合的基本原理
（2）机械作用
当机械作用能量超过聚集活化能时，乳胶粒就彼此产生凝聚。 非离子型乳化剂形成的乳状液其机械稳定性差；
（3）冰冻
由于冰晶的继续增长而被覆盖在下面的乳状液一方面受到机械 压力，一方面水的析出时乳状液体系内电解质浓度升高，直至最 后造成破乳。
（4）长期存放
6.2 乳液聚合的基本原理
乳液聚合机理及动力学
1、乳液聚合机理
乳液聚过程合体系的相转变： 液－液体系→液－固体系
根据间隙乳液聚合的动力学特征，可以把整个乳液聚合过程分为四个 阶段：
• 分散阶段（聚合前段） • 乳胶粒长大阶段（聚合II段）
• 乳胶粒生成阶段（聚合I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）
乳液聚合反应动力学
乳胶粒的颗粒数与乳化剂的浓度及引发剂的浓度有关。对于苯
乙烯和其它水溶性较小的单体的乳液聚合，其关系为：
N [E]0.6[I]0.4 Rp [E]0.6[I]0.4 XN [E]0.6[I]-0.6
[E]——乳化合反应动力学
对具有一定水溶性的单体，如VAc、MMA等，能同时在胶束和水相 中进行聚合，也很容易发生链转移，生成溶于水的自由基，它的反应