乳液聚合新方法
无皂乳液聚合

乳液聚合乳液聚合(emulsion polymerization)是高分子合成过程中常用的一种合成方法,因为它以水作溶剂,对环境十分有利。
在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌,使单体在水中分散成乳状液,由引发剂引发而进行的聚合反应。
乳液聚合又可细分为无皂乳液聚合、核壳乳液聚合、微乳液聚合、原位乳液聚合、反相乳液聚合、反相微乳液聚合、基团转移聚合等等。
在这里主要介绍无皂乳液聚合。
传统的乳液聚合中的乳化剂会被带入到最终产品中去,其纯化工艺非常复杂。
乳化剂一般价格昂贵。
加入乳化剂会增加成本而且乳化剂会造成环境污染,乳化剂的存在还会影响乳液聚合物的电性能、光学性质、表面性质及耐水性等,使其应用受到限制。
另外,生产确定粒径的乳液产品需要制定特别的反应条件且可重复性差[1]。
随着人们对环境问题的日益重视以及为克服由于加入乳化剂而带来的聚合物产品的弊端,人们开始致力于无皂乳液聚合技术(soap-free)。
无皂乳液聚合(soap-free emulsion polymerization)是指不含乳化剂或仅含少量乳化剂其浓度小于临界胶束浓度CMC 的乳液聚合。
但少量乳化剂所起的作用与传统的乳液聚合完全不同[2] 。
与传统乳液聚合方法相比无皂乳液聚合具有以下几个突出优点:无皂乳液聚合所制备的乳胶粒子具有粒子表面比较洁净的特点,乳液稳定通过电解质如NaCl 离子型引发剂残基亲水型,或离子型共聚单体极性单团在微球表面形成带电层而获得。
无乳化剂乳液聚合所制备的聚合物微球具有单分散性,微球尺寸较常规乳液聚合的大,还可得到具有一定表面化学性质的功能性颗粒。
成核机理无皂乳液聚合体系的粒子密度Np 粒径的大小Dp 直接与成核机理密切相关,因此受到特别的重视。
人们提出了多种无皂乳液聚合成核机理[4]。
普遍为人们所接受的为均相成核机理和齐聚物胶束成核机理。
但是无皂乳液聚合现有的任何一种成核机理均难以描述所有单体的粒子成核的机理。
齐聚物胶束成核机理Goodall 等人研究了苯乙烯/过硫酸钾/水体系的无皂乳液聚合的成核机理提出了一种齐聚物胶束成核机理:带有离子链端的齐聚物先在水相形成胶束而引发聚合,然后随着聚合的进行可以观察到由于胶粒表面积增大而导致的表面电荷密度下降,此时早期产生的初级胶粒通过凝聚重新获得胶态稳定性,一旦稳定的胶粒生成,之后聚合主要在单体溶涨的胶粒中进行。
乳液聚合工艺学_4_乳液聚合工业实施

(3)乳化剂 脂肪酸皂:歧化松香酸皂(1:1) 歧化松香酸皂需要经过氢化处理除去不饱和 物质,且低温仍具有良好的乳化效能,不 会产生冻胶。
(4)电解质 一般用量为0.3~0.5份,引发剂为过硫酸钾时 可不加电解质,因其反应后分解为KHSO4, 为电解质。 氧化还原引发剂则需要加入电解质,常用的 有:Na3PO4、K3PO4、KCl、NaCl、Na2SO4 等。
物料进口
(4)反应终点的控制 根据转化率和门尼粘度来加终止剂。 终止剂应加到聚合釜后面连接的小型终止釜 中,常是几个串联,每个釜都有终止剂的 进料口,根据反应需要调整加料的位置。
单体回收过程
胶乳中含有大约40%的未反应单体,需要回收循 环使用。 (1)回收装置与操作条件 丁二烯的回收:40℃,0.02MPa(表压),卧式 压力闪蒸槽;胶乳经闪蒸槽后进入真空卧式闪 蒸槽。 苯乙烯的回收:水蒸气直接加热的蒸馏塔(气提 塔),胶乳塔顶进料,水蒸气塔底进料,苯乙 烯从塔顶出来,塔底流出的胶乳含苯乙烯小于 0.1%。
(8)填充油 常用液态烃,如芳烃或烷烃,有增塑剂的作 用。 配成乳状液之后加入脱除单体后的胶乳中。
(9)引发剂 低温法用氧化还原型引发剂。 氧化剂为有机过氧化物或水溶性过氧化盐,如过 氧化氢、过硫酸钾、异丙苯过氧化氢等,在水 中的溶解度较低。 还原剂在工业上称为活化剂,与氧化剂反应生成 自由基,如硫酸亚铁,常与EDTA配合来控制 亚铁离子的释放速率。同时使用雕白粉来还原 高价的铁离子还原成亚铁离子。
丁苯橡胶乳液聚合所用的电解质常为KCl, 其作用是: (1)降低乳化剂的临界胶束浓度; (2)降低体系的粘度,改善流动性,有利于 传质和传热; (3)起抗冻剂的作用,防止乳液在冷却壁面 上结冰。
(5)分子量调节剂 丁苯乳液聚合常用正十一烷基硫醇或叔十二 烷基硫醇作为链转移剂。 分子量调节剂溶于苯乙烯中,以上其他物质 如电解质、乳化剂、保险粉等一起溶于分 散介质水中。
氯乙烯乳液聚合方法制造聚氯乙烯增塑树脂

单体中。这种聚合体系可以有效防止聚合物粒子
的凝聚,从而得到粒径很小的聚合物树脂,一般
乳液法生产的 PVC 树脂的粒径为 0.10.2mm,悬浮 法为 20―200mm。引发剂体系与悬浮聚合也有所
不同,通常是含有过硫酸盐的氧化还原体系。干
燥方法也设计成可以保持较小的粒径的方式,常
它们是她的化身,在每一个夜晚,她都和它们约会,将那些悄悄话告诉它们
叫分散型树脂),少量用于乳胶。在欧洲,各种
它们是她的化身,在每一个夜晚,她都和它们约会,将那些悄悄话告诉它们
乳液工艺也用于生产通用树脂,尤其是压延和挤 出用树脂。
氯乙烯乳液聚合方法的最终产品为制造聚
氯乙烯增塑糊所用的的聚氯乙烯糊树脂 (E-PVC),工业生产分两个阶段:第一阶段氯乙
烯单体经乳液聚合反应生成聚氯乙烯胶乳,它是
常采用一些喷雾干燥剂。由于不可能将乳化剂完 全除去,因此用乳液法生产的树脂不能用于生产
需要高透明性的制品如包装薄膜或要求吸水性
很低的制品如电线绝缘层。一般来说乳液聚合
PVC 树脂的高于悬浮聚合的树脂,然而需要以液 体形式配料的用户使用这种树脂,如糊树脂。在
美国大部分乳液聚合的树脂产品都是糊树脂(又
乳液聚合生产工艺
乳液法聚合是在乳化剂存在下,将 VCM 分散
在水中形成乳状液,然后引发聚合生产乳液 PVC
树脂的方法.策合时,整个体系发生了相转变过 程,即从开始时的液一液乳状液系统.经聚合后
转变为固一液乳状液系统。
它们是她的化身,在每一个夜晚,她都和它们约会,将那些悄悄话告诉它们
乳液聚合与悬浮聚合基本类似,只是要采用 更为大量的乳化剂,并且不是溶于水中而是溶于
后,经剪切作用崩解为直径更小的颗粒而形成不 沉降的聚氯乙烯增塑糊,工业上称之为聚氯乙烯
乳液聚合生产工艺

乳液聚合生产工艺乳液是一种常用的液态乳剂,由于其具有良好的稳定性和易于应用的特点,被广泛用于各个领域,如化妆品、医药、食品等。
乳液是由两种或多种不相溶的物质组成,其中一种是胶体颗粒悬浮在另一种物质中。
乳液聚合是一种制备乳液的方法,本文将介绍乳液聚合的工艺过程。
乳液聚合的工艺主要包括:物料准备、乳化、稳定剂加入、调整pH 值、除杂、灭菌、包装等环节。
首先,物料准备是乳液聚合的第一步。
物料的选择对乳液的成品性能具有重要影响。
通常乳液聚合的主要物料包括水相、油相、乳化剂和稳定剂。
水相通常选择纯净水或蒸馏水,油相可以选择植物油或矿物油,乳化剂可以选择非离子型或离子型乳化剂,稳定剂可以选择高分子聚合物。
在物料准备过程中,需要对各种物料进行加热、搅拌和混合,确保物料充分溶解和均匀混合。
其次,乳化是乳液聚合的关键步骤。
乳化是指将两种或多种不相溶的液体混合均匀,形成乳液的过程。
乳化可以通过机械方法或化学方法来实现。
常用的机械方法包括高速搅拌、高剪切力、乳化器等,常用的化学方法包括使用乳化剂和表面活性剂。
在乳化过程中,乳化剂和乳化条件的选择对乳液的稳定性和均匀性有着重要影响。
第三,稳定剂的加入是乳液聚合的重要环节。
稳定剂的作用是使乳液保持稳定的状态,防止乳液分层、凝结等现象的发生。
常用的稳定剂有增稠剂、抗凝剂、增溶剂等。
稳定剂的加入一般通过搅拌或分散的方式进行,确保稳定剂均匀分布在乳液中。
然后,需要调整乳液的pH值。
pH值的调整对乳液的稳定性和成品的质量有着重要影响。
一般来说,乳液的pH值应处于中性或略酸性范围内。
pH值的调整可以通过酸碱中和的方式进行,需要根据具体的产品要求进行调整。
接下来,对乳液进行除杂处理。
除杂的目的是去除乳液中的杂质和残留物,确保乳液的纯度和质量。
除杂的方法有过滤、离心等。
除杂过程中需要注意避免对乳液的物理性能产生影响。
最后,对乳液进行灭菌处理。
灭菌是为了防止乳液中的微生物污染,确保乳液的质量和安全性。
材料自由基聚合生产工艺乳液聚合

电解质和pH值对乳液稳定性有显著影响。通过合理控制电解质浓度和pH值,可以调节乳液的界面张力,提高乳液的 稳定性。
温度控制
温度波动可能导致乳液不稳定。因此,应保持聚合反应温度的恒定,避免因温度过高或过低引起的乳液 破乳或聚合物结块。
生产效率和成本控制
反应速度控制
乳液聚合的反应速度对生产效率和成本控制具有重要影响。通过 优化引发剂、乳化剂和溶剂等反应条件,可以加快反应速度,缩
乳液聚合的分类
1 2
热引发乳液聚合
通过加热引发单体聚合,是最常见的乳液聚合方 式。
氧化还原引发乳液聚合
利用氧化剂和还原剂引发单体聚合。
3
辐射乳液聚合
利用辐射引发单体聚合,常用于合成功能性高分 子材料。
乳液聚合的机理
自由基生成
引发剂在适当温度下分解生成 自由基,引发单体聚合。
聚合物粒子形成
随着聚合反应的进行,聚合物 链逐渐长大并从水中析出,形 成聚合物粒子。
03
乳液聚合的应用
Chapter
涂料和油漆
01
乳液聚合技术广泛应用于涂料 和油漆的生产,通过乳液聚合 可以制备出具有优异性能的乳 胶漆。
02
乳液聚合生产的涂料和油漆具 有环保、低VOC排放的优点, 同时具有优异的耐候性、耐水 性和装饰性能。
03
乳液聚合技术还可以通过添加 各种功能性添加剂,如抗菌剂 、抗紫外线剂等,提高涂料的 附加值和应用范围。
高分子合成材料
乳液聚合技术可用于合成各种高分子合成材料,如聚合物乳液、胶粘剂、 纸浆和纸张等。
通过乳液聚合技术合成的聚合物乳液可作为建筑、汽车、家具等行业的粘 合剂和涂层材料,具有粘附力强、耐久性好等优点。
苯丙乳液的聚合及其聚合工艺

关于苯丙乳液的聚合1.1 苯丙乳液聚合机理乳液聚合的机理HarKins首先做了定性的描述了。
他认为,当乳化剂溶于水时,若其浓度超过临界胶束浓度时,则乳化剂分子聚焦在一起形成乳化剂胶束。
在乳化剂溶液中加入难溶于水的单体并进行搅拌时,单体大部分分散成液滴,部分单体则增溶于乳化剂胶束中。
当水溶性的引发剂加入后,引发剂在水中生成自由基并扩散到胶束中去,并在那里引发聚合反应。
HarKins将理想乳液聚合机理分为三个阶段:第一阶段: 乳胶粒生成期从诱导期结束到胶束耗尽这一期间为聚合第一阶段。
在此阶段中,由于水相中引发剂分解出的自由基不断的扩散到胶束中,并在那里引发聚合反应,生成单体、聚合物粒子,既乳胶粒,随着反应的不断进行,新乳胶粒不断产生,使聚合反应进行一个加速期。
另一方面,随着放映的进行,乳胶粒的体积渐渐的增大,其表面积也随之增加,这样越来越多的乳化剂分子从水相被吸附到乳剂粒表面上,因而破坏了乳化剂与胶束间的平衡。
胶束中的乳化剂分子不断补充入水相,直到转化率达到一定程度后,水相中的乳化剂浓度下降到临界胶束浓度以下,胶束即告消失。
此时,不再有新的乳胶粒生成,聚合体系中的乳胶粒不再变化,至此反应转入第二阶段。
第二阶段:反应恒速期从胶束消失到单体液滴消失这一期间为第二阶段。
此阶段由于胶束的消失,体系中不再有新的乳胶粒生成,总的乳胶粒数目保持不变。
且随着聚合反应的进行,单体液滴中的单体不断扩散入乳胶粒中,使粒子中的单体浓度不变,所以此阶段聚合速率保持不变,直至单体液滴消失,聚合速率下降,反应转入第三阶段。
第三阶段:降速期从单体液滴消失至聚合反应结束为第三阶段。
此阶段由于单体液滴的消失,不再有单体经水相扩散进入乳胶粒,故乳胶粒中进行的聚合反应只能靠消耗粒子中贮存的单体来维持,使聚合速率不断下降,直至乳胶粒中的单体耗尽,聚合反应也就停止1.2 乳液聚合工艺生产聚合物乳液和乳液聚合物有多种工艺可供选择。
如间歇工艺、半连续工艺、连续工艺补加乳化剂工艺及种子乳液聚合工艺等。
乳液聚合生产工艺

乳液聚合生产工艺1. 引言乳液聚合是一种常见的聚合工艺,用于制备乳液型聚合物。
乳液是将水相和油相通过机械剪切和乳化剂的作用形成的稳定乳化系统。
乳液型聚合物广泛应用于涂料、胶粘剂、油墨、乳液胶等行业。
本文将介绍乳液聚合的基本工艺和步骤。
2. 原料准备在乳液聚合生产工艺中,主要的原料包括单体、乳化剂、助剂等。
单体是乳液中的主要聚合物成分,乳化剂用于稳定乳液系统,助剂可以改善乳液的性质和特性。
原料的选择要根据乳液的应用领域和性能要求进行。
3. 乳液聚合反应乳液聚合反应是乳液聚合生产工艺的核心步骤。
在反应过程中,单体以乳液形式存在,并通过乳化剂的作用稳定。
乳液聚合反应一般分为以下几个阶段:3.1 单体预聚合单体预聚合是乳液聚合的起始阶段。
在该阶段,将单体和引发剂一起加入反应釜中,在适当的温度下进行预聚合反应。
预聚合反应可以提高单体的反应活性,有利于后续的聚合反应。
3.2 乳制备乳制备是乳液聚合反应的关键步骤。
在该阶段,将预聚合体、乳化剂和水相一起加入反应釜中,并通过机械剪切和乳化剂的作用将其乳化。
乳液的稳定性和均匀性对产品质量具有重要影响。
此外,温度、pH值等条件也需要进行调控。
3.3 乳液聚合乳液聚合是乳液聚合反应的主要阶段。
在乳液中添加引发剂,并通过适当的温度和时间进行聚合反应。
聚合反应过程中,单体聚合形成高分子链,乳液逐渐转变为固态聚合物。
3.4 中和和稳定处理聚合反应结束后,需要进行中和和稳定处理。
中和是通过添加中和剂将聚合物表面带电离子进行中和,提高产品的稳定性。
稳定处理可以通过添加稳定剂调节产品的粘度和流变性能。
4. 产品加工和包装乳液聚合生产工艺完成后,需要对产品进行加工和包装。
加工包括过滤、离心、干燥等步骤,以提高产品的纯度和稳定性。
最后,产品会根据需要进行包装,以便于运输和使用。
5. 质量控制在乳液聚合生产工艺中,质量控制是非常重要的环节。
质量控制包括原料质量检查、生产过程监控和产品质量检测等步骤。
乳液聚合案例范文

乳液聚合案例范文乳液聚合是一种常见的聚合反应,被广泛应用于化妆品、医药和涂料等领域。
其原理是通过在水性或油性介质中加入乳化剂,将水性或油性单体分散成微小的胶体颗粒,然后在适当的条件下,如温度、气压、PH值等条件下,通过引发剂的作用使单体聚合成聚合物。
下面将以纳米乳液聚合为例,详细介绍乳液聚合的原理、步骤和应用案例。
一、乳液聚合原理乳液聚合是将水相和油相通过乳化剂分散形成乳液,然后在适当条件下进行聚合反应。
水相和油相中各自溶解单体,随后通过引发剂诱导聚合单体,最终形成乳液聚合物。
具体步骤如下:1.乳化阶段:将水相和油相混合悬浮均匀,通过乳化剂的作用形成乳液。
乳化剂主要起到稳定乳液稀释液的作用,使水相和油相单体能够充分混合。
2.引发阶段:在适当的条件下,如温度、气压等条件下,加入引发剂,引发单体发生聚合反应。
引发剂可选择常见的自由基引发剂或离子引发剂,根据不同的单体性质选择合适的引发剂。
3.聚合阶段:单体在引发剂的作用下,发生聚合反应,形成聚合物。
在此过程中,需要控制反应条件,如温度、压力、PH值等,以保证聚合反应的进行和聚合物的质量。
4.结束阶段:反应结束后,通过适当处理,如中和、洗涤等,使乳液聚合物达到预期的性能要求。
二、纳米乳液聚合案例乳液聚合在纳米领域有着广泛的应用,如纳米粒子、纳米胶囊等的制备。
以纳米乳液聚合为例,介绍其原理、步骤和应用案例。
1.原理:纳米乳液聚合是将单体通过乳化剂分散成纳米级的乳液颗粒,然后在适当的条件下进行聚合反应,形成纳米级的聚合物颗粒。
2.步骤:(1)制备乳液:将水相和油相混合悬浮均匀,通过乳化剂的作用形成纳米级的乳液。
(2)引发聚合:加入引发剂,在适当的条件下引发乳液中的单体发生聚合反应。
(3)聚合反应:单体在引发剂的作用下,进行聚合反应,形成纳米级的聚合物颗粒。
(4)处理产品:通过适当的处理,如洗涤、离子交换等,使纳米乳液聚合物达到预期的性能。
3.应用案例:(1)纳米乳液胶囊:通过纳米乳液聚合反应制备纳米级的乳液胶囊,在医药领域具有广泛的应用。
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4、无皂乳液聚合
反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微 量乳化剂(其浓度小于临界胶束浓度 CMC)的乳液聚合过程
聚合体系仍下列反应物获得胶态稳定性, 即聚合物的一部分具有高分子乳化剂的 特征
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⑴离子型引収剂(如偶氮二异铵盐酸盐);
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2.互穿聚合物网络( IPN)机理
在核壳乳液聚合反应体系中加入交联剂,使得核层、 壳层中一者或两者发生交联,则生成乳液互穿聚合物 网络。 交联使得乳液胶粒的许多性能都得到优化,在工业生 产中得到了普遍应用!!
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根据核和壳单体的不同,正常的核壳聚合 物基本上有两种类型: 硬核软壳型:这类聚合物主要用作涂料。 软核硬壳型:以丁二烯﹑丙烯酸丁酯等软 单体,经乳液聚合后为种子,甲基丙烯酸甲 酯﹑苯乙烯﹑丙烯睛等为硬单体,后来加入 继续聚合,就成为硬壳层。以B(丁二烯)为 核,S(苯乙烯)和A(丙烯睛)共聚物为壳, 就成了著名的ABS工程塑料。
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特点
在聚合过程中,除了水、油还需要加入大量 的乳化剂和助乳化剂,以使表面活性剂分子 在溶液中由于亲水、亲油基团而产生的胶束 构成热力学稳定的乳状液
它与传统乳液不同,是各向同性、热力学 稳定的分散体系 微乳液聚合法可以合成平均粒径小、表面张力低、 润湿性渗透性极强、稳定性更好的聚合物微乳液
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分类
单相微乳液的结构分为3种类型: O/W型,极微小的油滴分散于水相中; W/O型,极微小的水滴分散于油相中; B.C型,双连续型(bicontinue) ,任一部分 油在形成液滴被水包围的同时,亦与其 它部分的油滴一起组成了油连续相,又 把水包围 随着体系组成或者盐度、温度的改变, O/W, W/O,和B.C三种结构可以相互转变
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核壳乳胶粒的微观结构形态
由于反应条件和单体的物化特性等的影响,通过核一 壳乳液聚合,用作核的聚合物A和用作壳的聚合物B形 成的大分子结构有下列几种可能性: (1)有均匀壳B的核-壳结构; (2)A和B无规共聚物混合; (3)A, B相分离成半球形或吸铃形; (4)带有B微域的A核; 归纳起来,具有核一壳结构的粒子可分为正常型和非 正常型两大类:
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2、种子乳液聚合 所谓种子乳液聚合是先将少量单体按一般 乳液聚合法制得种子胶乳(100~150nm) 然后将少量种子胶乳(1%~3%),加入正式 乳液聚合的配方中 种子胶乳粒将被单体所溶胀幵吸附水相中 产生的自由基而引収聚合,逐步使粒子增大 最终可达1~2μm
含氟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,这些特点赋予氟乳液 聚合技术以强大的生命力
Your site单体在水相中的溶解度太小,不 易仍单体液滴向胶束迁移
采用经典的乳液聚合方法要得到稳定的 含氟丙烯酸酯乳液比较困难
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丙烯酰胺及其衍生物
丙烯酰胺及其衍生物的均聚物与共聚物是 一类用途非常广泛的高分子化合物, 其产品 在造纸、采矿、冶金、水处理、高吸水树脂、 采油等工业部门具有重要的用途。2一丙烯酰 胺基一2一甲基丙磺酸(AMPS)及其钠盐(SAMPS) 与丙烯酸、丙烯酰胺的共聚物是近年来油田 钻井助剂中涌现出来的先迚品种,其抗温、 抗盐、抗剪 切 性 能 受 到人们的广泛关注, 而且,其分子量越高,应用性能越好。
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当某一乳胶粒中扩散迚入一个自由基时, 在这个乳胶粒中将収生链引収和链增长, 形成一个一端为自由基的大分子链。当第 二个自由基由水相扩散迚入这个乳胶粒时, 就和这个乳胶粒中原来的那个自由基収生 碰撞而终止。
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反相乳液聚合体系主要包括:水溶性单体、 引収剂、乳化剂、水和有机溶剂等。 (I) 单 体 研究得最多的水溶性单体是丙烯酰胺(AM), 对乙烯基苯磺酸钠、丙烯、N-乙烯基吡咯 烷酮、(甲基)丙烯酸、丙烯酸钠盐或铵盐、 a一丙烯酸硫醚等也有研究。对阳离子型单 体二烯丙基二甲基氯化胺、甲基丙烯酸二 氯乙酯的季胺盐等也迚行了一定的研究。
⑵亲水性共聚单体 (如含羧基的单体、丙烯酰胺及其衍生物 ); ⑶离子型共聚单体 (如苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酸 2-磺酰乙酯钠盐);
含有其它添加剂的无皂乳液聚合体系, 包括无机盐、有机溶剂、以及相转移催化剂
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3、反相乳液聚合
反相乳液聚合指水溶性单体的溶液在 乳化剂(一般为非离子型乳化剂)的作用下, 分散于油相(脂肪烃或芳香烃)中,剧烈搅 拌下,形成乳液,然后引収聚合。 反相乳液聚合是将水溶性单体(如AA,AM) 溶于水相,在搅拌作用下借助乳化剂分 散于非极性液体中形成油包水型乳液而 迚行的聚合反应。这种聚合反应可采用 油溶性或水溶性引収剂,若是前者,则 体系与常规水包油型的乳液聚合成镜式 对照,称为反相乳液聚合(IEP)。
工业上常加入大量的有机溶剂来增溶, 比如丙酮或者异丙醇等
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1、微乳液聚合
1973年,Ugelstad等人収现在苯乙烯的乳液聚合中, 采用十六醇(CA)和十二烷基硫酸钠(SDS)为共乳化剂, 在高速搅拌下苯乙烯单体在水中被分散成稳定的 亚微米单体液滴,幵成为主要的聚合场所, 即所谓的微乳液聚合 微乳液聚合法较好地解决了单体难溶的问题: 先将单体预乳化成30~500 nm 的粒子, 采用油溶性的引収剂直接在液滴中引収聚合, 单体不需要由液滴向胶束的迁移过程, 直接液滴成核,避免了单体不溶解的问题
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(2) 引収剂 引収剂一般使用油溶性的。油溶性引 収剂常采用偶氮类(如偶氮二异丁腈AIBN) 和过氧化物(如过氧化苯甲酰BPO)类引収 剂。
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(3) 乳化剂 山梨糖醇酐脂肪酸酯(Span类)或其与聚氧 乙烯衍生物(Tween类)的混合物,常用作反 相乳液聚合的乳化剂,如Span60, Span80或 Span80与Tween80的混合物等。其中Tween 类主要用作助乳化剂,用量较少。也有用 C-SH端巯基AM低聚物作助乳化剂的。
乳液聚合的研究迚展 P60
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乳液聚合的分类
按乳液特性和聚合特点来分
常规乳液聚合 细乳液聚合 微乳液聚合 无皂乳液聚合 核-壳型复合乳液聚合
反相乳液聚合
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含氟乳液的研究
含氟聚合物乳液由于其涂膜具有的优异表 面性能,包括耐水耐油性、耐候性和化学 稳定性,在许多方面具有广阔的使用前景
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微乳液的定义
微乳液是由水、油、表面活性剂和助剂组 成,能自収形成的,热力学稳定的乳状液, 它是各向同性、热力学稳定的透明或半透 明胶体分散体系 粒径在10—100 nm之间,其分散相(单体微 液滴)直径一般在10—50 nm范围,界面层 厚度通常为2—5 nm
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种子乳液聚合
单体液滴
种子胶乳
种子乳液聚合体系
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在种子乳液聚合中,乳化剂要限量加入。 这是因为:乳化剂在本体系中的目的仅是 供应长大粒子的保护和稳定的需要,要防止 新胶束或新乳胶粒的形成。 种子聚合中粒子长大后,一个乳胶粒内可 能存在多个自由基,易引起凝胶效应。
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(4) 分散介质 反乳液聚合的分散介质可选择任何与水互 不相溶的非极性或极性小的有机溶剂,常 用的是芳香族溶剂,如甲苯、邻二甲苯。 己烷、环己烷、正庚烷、异构石蜡、异链 烷烃、汽油、煤油等也多被采用。要求有 机溶剂不溶解单体和聚合物或单体在连续 相中的溶解度很小,且有机溶剂能与水在 100℃下形成共沸物,以便于聚合物乳液脱 水制备粉状产品,实际应用时还要求与乳 化剂具有很好匹配。
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核壳乳液聚合
——种子乳液聚合的发展
种子乳液聚合中,种子胶乳的制备和后继 的正式聚合采用同一种单体,结果仅使粒子 长大。 若种子聚合使用某种单体,后继正式聚合 采用另一种单体,则形成核壳结构的颗粒。
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乳胶粒的核壳结构:
在乳胶粒的中心附近是 一个富聚合物的核,其中 聚合物含量大而单体含量 少,聚合物被单体所溶胀。 在核的外围是一层富单 体的壳,其中聚合物被单 体溶胀;在壳表面上吸附 乳化剂分子而成一单分子 层,以使该乳胶粒稳定的 悬浮在水相中。 在核与壳的界面上,分 布有正在增长的或失去活 性的聚合物末端,聚合反 应就是发生在这个界面上。
典型的核壳结构为球形,不规则的型的有 草莓型、夹心形、雪人形和翻转形
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核--壳乳胶粒的生成机理
1.接枝机理
乙烯基单体以乳液聚合方式接枝到丙烯酸系树脂 上。还有ABS树脂也是苯乙烯和丙烯腈的混合单体 以乳液聚合法接枝到丁二烯种子乳胶粒上,制成性 能优异的高抗冲工程塑料.在核一壳乳液聚合中,如 果核、壳单体中一种为乙烯基化合物,而另一种为 丙烯酸酯类单体,核壳之间的过渡层就是接枝共聚 物,也就是说,在这种情况下核壳乳胶粒的生成是 按接枝机理进行的。
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三、乳液接枝-掺混法制备ABS ABS树脂生产方法很多,主要有机械共混法和 化学接枝掺混法。 机械共混法由于性能低下,加工困难等原因 正在逐渐被淘汰。 化学接枝掺混法又可分为乳液接枝-掺混法和 连续本体法等。 乳液接枝-掺混法仌是当今ABS树脂聚合工艺 的主流,目前全世界有70%的ABS树脂生产装置 采用此法。