乳液聚合
乳液聚合动力学特点
乳液聚合动力学特点乳液聚合是一种重要的聚合反应方式，在高分子材料的合成中有着广泛的应用。
乳液聚合的动力学特点与其他聚合方式相比，具有一些独特之处，下面我们就来详细探讨一下。
乳液聚合的一个显著特点是反应速率快。
这主要是因为乳液聚合体系中存在着大量的乳胶粒，每个乳胶粒都可以看作是一个独立的微型反应器。
在这些微小的反应空间内，单体和引发剂的浓度相对较高，从而使得反应能够迅速进行。
而且，乳胶粒的尺寸很小，表面积与体积之比很大，这有利于反应物的扩散和传递，进一步加快了反应速率。
乳液聚合的另一个重要特点是分子量高。
在乳液聚合中，由于乳胶粒中的自由基被隔离在不同的微小空间内，使得它们之间的终止反应受到限制。
这就意味着自由基有更多的机会与单体分子进行链增长反应，从而能够合成出分子量较高的聚合物。
此外，乳液聚合体系中的水相起到了良好的传热和散热作用，能够有效地控制反应温度，减少因温度过高导致的链转移和链终止反应，有利于高分子量聚合物的生成。
乳液聚合的动力学过程可以分为三个阶段：成核期、恒速期和降速期。
在成核期，乳胶粒的形成是关键。
引发剂分解产生的自由基在水相中引发单体聚合，形成低聚物自由基。
这些低聚物自由基可以通过两种方式形成乳胶粒：一是它们相互结合形成初始乳胶粒；二是它们被已存在的乳胶粒捕获。
成核期的时间较短，但对乳液聚合的最终性能有着重要的影响。
恒速期是乳液聚合的主要阶段。
在这个阶段，乳胶粒的数量保持相对稳定，而单体不断地从水相扩散进入乳胶粒中进行聚合反应。
由于乳胶粒的体积较小，其中的单体能够迅速消耗，使得乳胶粒内的单体浓度基本保持不变，因此反应速率也保持恒定。
降速期则是随着单体在乳胶粒中的浓度逐渐降低，反应速率开始下降。
此时，乳胶粒中的单体不足以维持恒定的反应速率，聚合反应逐渐减缓直至结束。
乳液聚合的动力学还受到许多因素的影响。
首先是乳化剂的浓度和种类。
乳化剂能够稳定乳胶粒，其浓度过低可能导致乳胶粒的不稳定和凝聚，而浓度过高则可能会影响单体的扩散和反应速率。
乳液聚合(完整)-2012.11.19
乳液聚合（完整）乳液聚合的基本概念乳液聚合：是指在单体、水、乳化剂形成的乳状液中进行的聚合反应过程。
1.乳液聚合体系：主要有单体、水、乳化剂、引发剂和其它助剂所组成。
在此，其它助剂主要包括：pH缓冲剂、分子量调节剂、电解质、链终止剂、防老剂、抗冻剂和保护胶体。
2.乳液聚合的各组分介绍（1）单体：如苯胺、乙烯基类、丙烯酸酯类、二烯烃类等，要求纯度>99%,不含阻聚剂。
（2）反应介质（水）：尽可能降低反应介质水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+ 等离子含量；用量应超过单体体积，质量一般为单体量的150％-200%。
溶解氧可能起阻聚作用，加入适量还原剂(如连二亚硫酸纳Na2S2O4·2H2O) ，用量为0.04% 左右。
（3）引发剂引发剂，即氧化剂，主要包括水溶性引发剂和油溶性引发剂。
乳液聚合过程中一般使用水溶性引发剂。
a．热分解型引发剂无机或有机过氧化物（过硫酸钾、过硫酸铵等）b．氧化-还原引发剂体系1）有机过氧化物-还原剂体系有机过氧化物：对甲基异丙苯过氧化氢还原剂：亚铁盐如硫酸亚铁、葡萄搪、抗坏血酸等2）无机过硫酸盐-亚硫酸盐体系过硫酸盐：过硫酸钾或过硫酸铵还原剂：亚硫酸氢钠、亚硫酸钠等。
（4）pH缓冲剂：常用的缓冲剂是磷酸二氢钠、碳酸氢钠等。
（5）分子量调节剂：控制产品的分子量，例如丁苯橡胶生产中用正十二烷基硫醇或叔十二烷基硫醇作为链转移剂。
（6）电解质：微量电解质(<10-3 mol/L) 的存在，由于电荷相斥增高了胶乳的稳定性。
（7）链终止剂：在乳液聚合过程结束后加入链终止剂，如亚硝酸钠、多硫化钠等。
（8）防老剂：合成橡胶分子中含有许多双键，与空气氧接触易老化。
胺类防老剂用于深色橡胶制品，酚类用于浅色橡胶制品。
（9）抗冻剂：加入抗冻剂以便将分散介质的冰点降低，防止因气温降低影响乳液稳定性，常用的有乙二醇、甘油、氯化钠、氯化钾等。
（10）保护胶体：为有效地控制乳胶粒的粒径、粒径分布及保持乳液的稳定性，常常需要在乳液聚合反应体系中加入一定量的保护胶体如聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、阿拉伯胶等。
乳液聚合的原理
乳液聚合的原理乳液聚合是一种重要的聚合方法，它是通过在水相中形成乳液，然后在乳液中进行聚合反应，最终得到聚合物产品。
乳液聚合具有许多优点，例如可以在水相中进行反应，操作简便，产品纯度高等。
下面将介绍乳液聚合的原理及其相关内容。
首先，乳液聚合的原理是基于乳液的形成和稳定机制。
乳液是由两种不相溶的液体组成的，其中一种液体分散在另一种液体中形成微小的液滴。
在乳液中，分散相的液滴被分散剂包裹，形成稳定的乳液系统。
在乳液聚合中，单体和引发剂溶解在水相中，通过机械搅拌或超声波等方法将单体和引发剂均匀地分散到水相中，形成乳液。
其次，乳液聚合的过程主要包括乳化、聚合和固化三个阶段。
首先是乳化阶段，单体和引发剂在水相中形成乳液，乳化剂的选择和使用对乳化效果有着重要的影响。
其次是聚合阶段，通过加热或添加引发剂等方法，使得单体在乳液中发生聚合反应，形成聚合物微球。
最后是固化阶段，将聚合物微球进行固化处理，得到最终的聚合物产品。
乳液聚合的原理具有许多优点。
首先，乳液聚合可以在水相中进行反应，无需使用有机溶剂，有利于环保和资源节约。
其次，乳液聚合操作简便，不需要复杂的设备和条件，适用于工业化生产。
另外，乳液聚合产品的纯度较高，微球尺寸均匀，可以根据需要进行调控，广泛应用于涂料、胶粘剂、油墨等领域。
总之，乳液聚合是一种重要的聚合方法，其原理是基于乳液的形成和稳定机制，包括乳化、聚合和固化三个阶段。
乳液聚合具有操作简便、产品纯度高等优点，适用于涂料、胶粘剂、油墨等领域。
希望本文能够对乳液聚合的原理有所了解，为相关领域的研究和应用提供帮助。
乳液聚合关键作用
乳液聚合关键作用1. 乳液聚合可不得了啊！它就像是魔法，能把那些原本各自为政的小颗粒团结起来。
比如说在涂料生产里，乳液聚合能让各种原料混合得超级均匀。
你想啊，如果没有乳液聚合，那涂料涂到墙上可能就一块厚一块薄的，多难看呐！2. 乳液聚合的关键作用？嘿，它就像个超级组织者。
我有个朋友做胶水的，以前总是做不好。
后来知道了乳液聚合，就像找到了秘诀。
乳液聚合能把那些分散的物质有序地组合起来，胶水就变得又黏又好用了。
要是没有它，那胶水就跟稀泥似的，啥都粘不住，简直就是个废物。
3. 乳液聚合啊，那可是个神奇的东西！就好比是一场盛大的聚会组织者。
在做乳液型化妆品的时候，乳液聚合把油和水这些原本合不来的东西安排得妥妥当当。
想象一下，没有乳液聚合，那化妆品涂在脸上不是油乎乎的就是干巴巴的，这可怎么行呢？4. 乳液聚合在工业生产里的关键作用，那真不是吹的。
它就像一个技艺高超的厨师，能把各种原料巧妙搭配。
我认识一个做橡胶的师傅，以前生产的橡胶质量不稳定。
用了乳液聚合技术之后，就像变魔术一样，橡胶的质量大幅提升。
要是缺了乳液聚合，那橡胶产品可能就到处是瑕疵，就像破了洞的衣服一样让人嫌弃。
5. 乳液聚合呀，你可别小瞧它。
它就像建筑中的脚手架，支撑起整个产品的结构。
我曾在一家塑料厂工作过，看到他们用乳液聚合生产塑料。
要是没有乳液聚合，那生产出来的塑料可能软趴趴的，根本没法用，就像盖房子没有坚实的框架一样。
6. 乳液聚合的关键之处，就像乐队里的指挥。
在乳液聚合生产人造革的时候，它指挥着各种成分协同工作。
你想想，如果没有乳液聚合这个指挥，人造革的性能就会乱七八糟，就像乐队没有指挥演奏出来的杂乱音乐一样让人头疼。
7. 乳液聚合有大作用啊！它仿佛是一群小伙伴中的和事佬。
在造纸工业里，乳液聚合能让纸张中的不同成分和谐共处。
要是没了它，纸张可能会变得粗糙脆弱，就像两个人老是吵架，事情肯定办不好一样。
8. 乳液聚合的关键作用，就像一把神奇的钥匙。
乳液聚合凝聚方法
乳液聚合凝聚方法乳液聚合后的凝聚可是个有趣又有点小麻烦的事儿呢。
乳液聚合后的体系是乳液状的，要把聚合物从乳液里弄出来变成固体，就需要凝聚啦。
一种常见的方法是加电解质凝聚。
就像给乳液里加点盐巴之类的电解质，电解质里的离子会破坏乳液的稳定性。
你可以想象一下，乳液里的小颗粒本来开开心心地分散着，电解质一来，就像捣乱分子，把它们之间的平衡打破了，然后小颗粒就开始聚集起来，慢慢地就凝聚成块了。
不过这个加电解质的量可得控制好哦，加少了可能凝聚不完全，加多了又可能会有其他的小问题冒出来。
还有一种方法是冷冻凝聚。
把乳液放到低温环境里冻一冻。
这时候乳液里的水结冰了，冰晶的形成会挤压那些聚合物颗粒，就像把它们挤到一起似的，然后就发生凝聚了。
这就像是大自然的魔法，利用温度的变化让乳液发生神奇的转变。
不过冷冻的速度呀、温度的控制呀，都很有讲究的。
要是冷冻速度太快，可能会让聚合物的结构受到影响，就像你把东西突然冻坏了一样。
酸凝聚也是常用的一招。
往乳液里加酸，改变乳液的酸碱度。
乳液里的聚合物颗粒对酸碱度是很敏感的呢。
酸一进去，就像给它们发出了一个信号，让它们赶紧聚集起来。
但是酸的浓度也不能乱加，不然可能会让聚合物的性能发生不好的变化，就像你给小宠物喂太多吃的，它可能会不舒服一样。
还有一种是机械凝聚的方法。
通过搅拌或者其他机械手段，给乳液里的颗粒施加外力。
就像你用手把散在地上的小珠子慢慢拨到一起一样。
不过这种方法也得小心，要是搅拌太猛了，可能会把聚合物的链给打断了，那就不好啦。
乳液聚合凝聚的这些方法呀，每一种都像是一把小钥匙，要找到最适合的那把才能把乳液聚合凝聚这个小谜题完美解开呢。
不同的聚合物、不同的乳液体系，可能适合的凝聚方法就不一样，这就需要我们像小侦探一样去探索、去尝试啦。
《乳液聚合分类》PPT课件
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11
反应性聚合物微凝胶
• 根据其分子结构，可以把聚合物分为四大类，即1 线性大分子支链大分子聚合物微凝胶大网络聚合 物
• 聚合物微凝胶：其分子结构介于支链大分子和大 网络聚合物之间一个微凝胶颗粒即为一个大分子， 这个大分子被限定在一定区域内，进行分子内交 联而形成网状结构，在微凝胶颗粒之间，没有任 何化学键相连接。
分散液滴的直径在5nm~100nm之间，则该体系称
为微乳液。微乳液为透明分散体系，其形成与胶
束的加溶作用有关，又称为“被溶胀的胶束溶液”
或“胶束乳液”。乳液是浑浊的不稳定体系，而
微乳液是热力学稳定的透明体系[2-5]。乳液中分
散相尺寸较大，而微乳液中分散相尺寸较小，因
此可以预期微乳液聚合必然与乳液聚合具有某些
• 反相乳液聚合：采用水溶性单体，借助油包水型 （W/O)乳化剂乳化分散于油中，由水溶性或油溶 性引发剂引发聚合，得到水溶胀的聚合物粒子在 油中的W/O型胶体分散体。
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3
反相乳液聚合体系
反相乳液聚合体系
单体（AM、AA、MAA等)
分散介质（可选择任何不与水互溶的有机惰 性液体）
乳化剂（根据HLB值选择，一班选择 HLB=3~6)
乳液聚合分类
Emulsion Polymerization
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1
乳液聚合分类
乳液聚合分类 1 反相乳液聚合 2 无皂乳液聚合 3 微乳液聚合 4 分散聚合 5 核壳乳液聚合 6 乳液定向聚合 7 辐射乳液聚合
精选ppt
2
1 反相乳液聚合
• 常规的乳液聚合：是使油溶性单体借助水包油 （O/W)型乳化剂的作用乳化分散于水中，有水溶 性或油溶性引发剂引发聚合，得到聚合物微粒分 散于水中的O/W型乳状液。
举例说明经典乳液聚合
举例说明经典乳液聚合经典乳液聚合是一种常见的化学反应过程，通过将乳液中的多个单体分子聚合在一起形成高分子化合物。
这种聚合过程在化妆品、涂料、医药和塑料等领域有广泛的应用。
下面列举了十个经典乳液聚合的例子。
1. 丙烯酸乳液聚合：将丙烯酸单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子聚丙烯酸。
这种聚合反应常用于制备水性涂料和粘合剂。
2. 乳胶聚合：将丁苯乳液和丙烯酸单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子丁苯乳液。
这种聚合反应常用于制备乳胶漆和乳胶胶水。
3. 乳胶乳化聚合：将丙烯酸单体和丁苯乳液加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子乳胶乳化聚合物。
这种聚合反应常用于制备乳胶胶水和乳胶漆。
4. 乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯：将乙烯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，乙烯单体发生聚合反应，形成高分子聚醋酸乙烯酯。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
5. 聚氨酯乳液聚合：将异氰酸酯和多元醇加入到乳液中，通过引发剂的作用，异氰酸酯和多元醇发生聚合反应，形成高分子聚氨酯。
这种聚合反应常用于制备弹性体和涂料。
6. 聚丙烯酸酯乳液聚合：将丙烯酸酯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸酯单体发生聚合反应，形成高分子聚丙烯酸酯。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
7. 乳液聚合制备丙烯酸酯共聚物：将丙烯酸酯单体和其他单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，各种单体发生共聚反应，形成高分子丙烯酸酯共聚物。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
8. 乙烯乳液聚合：将乙烯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，乙烯单体发生聚合反应，形成高分子聚乙烯。
这种聚合反应常用于制备塑料和纤维。
9. 乳液聚合制备聚酰胺：将酰胺单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，酰胺单体发生聚合反应，形成高分子聚酰胺。
这种聚合反应常用于制备纤维和涂料。
10. 丙烯酸酯共聚物乳液聚合：将丙烯酸酯单体和其他单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，各种单体发生共聚反应，形成高分子丙烯酸酯共聚物乳液。
乳液聚合方法
液滴中旳单体经过水相可补充胶束内旳聚合消耗
成核机理
成核是指形成聚合物乳胶粒旳过程。有两种途径： 胶束成核：自由基由水相进入胶束引起增长旳过程
均相成核：在水相沉淀出来旳短链自由基，从水相和单体 液滴上吸附乳化剂而稳定，继而又有单体扩散 进入形成聚合物乳胶粒旳过程
NA为阿氏常数 103 N / NA 是将粒子浓度化为 mol / L n 为每个乳胶粒内旳平均自由基数
乳液聚合恒速期旳聚合速率体现式为
Rp
103 N
n kp[M ] NA
当 乳胶粒中旳自由基旳解吸与吸收自由基旳速率 相比可忽视不计 粒子尺寸太小不能容纳一种以上自由基时,
则 n 0.5
苯乙烯在诸多情况下都符合这种情况
亲憎平衡值，也称亲水亲油平衡值 ( HLB )
是衡量表面活性剂中亲水部分和亲油部分对其性能旳贡献。 每种表面活性剂都有一数值，数值越大，表白亲水性越大。 HLB值不同，用途也不同。乳液聚合在 8～18范围
3. 乳液聚合机理
对于“ 理想体系”，即单体、乳化剂难溶于水，引起 剂溶于水，聚合物溶于单体旳情况
单体
单体和乳化
液滴
剂在聚合前
旳三种状态
➢ 极少许单体和少许乳化剂以分子分散状态溶解在水中 ➢ 大部分乳化剂形成胶束，约 4 ~5 n m，1017－18个/ cm3 ➢ 大部分单体分散成液滴，约 1000 n m ，1010－12个/ cm3
聚合场合：
水相不是聚合旳主要场合;
单体液滴也不是聚合场合;
所以，Rp不断增长
对于第三阶段
单体液滴消失，乳胶粒内单体浓度[M]不断下降
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一、判断
1、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。
（对）
2、乳液聚合体系主要由单体、水、乳化剂及油溶性引发剂四种成分组成。
（错）
3、乳液聚合使用乳化剂使分散相和分散介质的表面张力降低。
（对）
4、乳液聚合产品，丁苯橡胶、氯丁橡胶等用量较大的聚合物品种采用间歇操作。
（错）
5、糊状聚氯乙烯的生产为典型的乳液聚合。
（对）
6、利用种子乳液聚合法制造聚氯乙烯糊状树脂常常利用二种规格的乳液作为种子，即第四代种子和第五代种子。
所制成的聚合物乳液直径呈双峰分布，这样即可以降低增塑剂的吸收量，又可改善树脂的加工性能。
（对）
7、自由基乳液聚合中的乳化剂的不同类型影响反应速率和胶乳粒子的大小及形态，也对胶乳液的稳定性影响。
（对）
二、填空
1、丁腈橡胶乳液聚合，乳化剂的不同类型影响反应速率和（乳胶粒
子）的大小及形态，也对胶乳液的稳定性影响。
2、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。
3、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，停止搅拌后不再分层，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）。
4、乳液聚合中，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。
5、乳液聚合的物料组成包括：单体、（水溶性引发剂）、（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）。
6、乳化剂按照亲水基团的性质分为：阴离子型乳化剂、、非离子型乳化剂、（阳离子型乳化剂）。
三、选择题
1、聚合的丁腈，分子量大，结构规整性高，含反-1,4结构多，加工性能
好。
聚合丁腈胶支化度大，易产生结构化反应，交联结构增加，凝胶量多，生胶性能差。
（A）
A.低温，高温
B.低温，低温
C.高温，低温 ;
D.高温，高温
2、HLB值是衡量乳化剂分子中亲水部分和亲油部分对其性质所作贡献大小物理量。
HLB 值，其亲水性。
对大多数乳化剂来说，其HLB值处于1-40之间。
（A）A越大，越大 B.越大，越小 C.越大，不变 D.越小，不变
3、简单的乳状液通常分为两大类。
习惯上将不溶于水的有机物称油，将不连续以液珠形式存在的相称为相，将连续存在的液相称为相：（D）
A. 内，内
B. 外，外
C.外，内
D.内，外
4、乳液聚合产品，丁苯橡胶、氯丁橡胶等用量较大的聚合物品种采
用（A）：
A.连续操作
B.单釜间歇操作
C.半间歇操作
D.半连续操作
四、简答题
1、简述乳液聚合的定义？
解：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。
2、乳液聚合的物料组成包括哪些？
解：单体、引发剂、分散介质（水）、乳化剂、其他助剂（包括各种调节剂、电解质、螯合剂和终止剂等。
）
4.丁苯橡胶生产中采用什么方法除去未反应的单体？
解：闪蒸，在气液分离器中脱ST，冷凝，回收循环使用。
5. 乳状液与悬浮液有什么不同？怎样破乳？
解：表面活性剂、某些天然产物或者其加工产品、高分散性粉状固体。
工业上采用的破乳方法主要是在乳胶中加入电解质并且改变pH值。
其他破乳方法有：机械破乳、低温冷冻破乳以及稀释破乳。
6。
举5例采用乳液聚合工艺来合成的高分子产品？。
解：丁苯橡胶、聚氯乙烯树脂、聚丙烯酸酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、丁腈橡胶，氯丁橡胶
五、问答题
1.丁苯橡胶的物料组成？
解：单体：丁二烯、苯乙烯反应介质：水
分子量调节剂：叔十二硫醇除氧剂：保险粉
扩散剂：亚甲基双萘磺酸钠
引发剂体系：过氧化物：K2S2O8、过锰烷过氧化氢
活化剂：还原剂：硫酸亚铁、雕白粉
络合物：EDTA 电解质：K3PO4
终止剂：二硫代氨基甲酸钠、NaNO2、Na2Sx、其他（多乙烯胺）
2.比较低温丁苯和高温丁苯在工业生产上的异同。
解：低温乳液聚合共聚物大分于链中顺式约占9.5%，反式约占55%，乙烯基约占12%。
如果采用高温乳液聚合，则其产物大分于链中顺式约占16.6%，反式约占46.3%，
乙烯基约占13.7%。