应用化学专业项目实训报告苯丙乳液的合成和墙乳胶漆的制备
一、实训目的 1)掌握乳液聚合的基本操作，制备苯丙乳液； 2)学习水溶性涂料的基本知识，掌握设计涂料配方的方法； 3)掌握墙乳胶漆的制备方法和生产工艺流程； 4)掌握墙乳胶漆性能检测方法。 二、实训原理 1.苯丙乳液的合成 树脂以微细粒子团（0.1~2.0微米）的形式分散在水中形成的乳液称为乳胶。乳胶可分为分散乳胶和聚合乳胶两种。而在乳化剂存在下靠机械的强力搅拌使树脂分散在水中而制成的乳液称为分散乳胶。由乙烯基类单体按乳液聚合工艺制得的乳胶称为聚合乳胶，用于制取水性涂料的聚合乳胶主要有醋酸乙烯乳胶、丙烯酸酯乳胶、苯丙乳胶以及醋酸乙烯和丙烯酸单体共聚的乙丙乳胶。 乳液聚合是以水为连续相（分散剂），在表面活性剂（乳化剂）存在下，使聚合反应发生在由乳化剂形成的乳胶粒部（即表面活性剂形成的胶束作为微反应器)，制备高分子材料的一种方法。目前，因为在世界围采用乳液聚合法制备大量的、各种类型的乳液聚合物和聚合物乳液产品，因此乳液聚合被广泛应用于各个技术领域，成为不可缺少的材料或工作物质。特别是人们环境保护意识的加强，乳液聚合技术己成为制各“环境友好材料”的主要方法。在工业生产中有多种用途： （1）用乳液聚合法可大量生产合成橡胶如丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚丙烯酸酯橡胶等。 （2）用乳液聚合法生产合成塑料、合成树脂。如聚氯乙烯树脂、ABS树脂、聚四氯乙烯树脂、聚烯酸树脂等。 （3）用乳液聚合生产各种用途的聚合物乳液，如各种粘合剂（聚醋酸乙烯脂乳液一白胶等）、涂料（如建筑涂料、金属涂料、木制器涂装涂料等）。 乳液聚合技术较本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合相比较，有许多重要特点、优点，既可制备高分子量的聚合物，又有高的聚合反应速率。反应体系易散热，有利于聚合反应的控制。生产设备和工艺简单，操作方便，灵活性大，代表了环境保护技术的发展方向，很多场合下，聚合物乳液可直接利用。因此，近年来乳
广州大学化学化工学院 本科学生综合性、设计性实验报 告 实验课程高分子合成实验 实验项目苯丙乳液的合成及其改性 专业应用化学班级10应化 学号73 姓名邓亚中 指导教师宋建华 开课学期2012 至2013 学年 2 学期时间2013 年 5 月9 日
反应就终止了，这称为第三阶段。 乳液聚合技术重要的特征为分隔效应，即聚合增长中心被分隔在为数众多的聚合场所内， 这一特征使得乳液聚合过程具有较高的聚合速度以及产物分子量高等优点， 同时还使生产工艺乃至产品结构和性能易于控制和调整，通过聚合工艺来实现聚合物结构和性能的优化。 乳液聚合方法及聚合产物也存在自身的缺点。例如，自由基碎片及乳化剞的存在使得乳液聚合产物不能高于高纯领域；与本体聚合相比，乳液聚合的反应器有效容积量由于分散介质的存在而被降低。 （2）本课题的聚合机理：使用含乙烯基的有机硅烷改性苯丙乳液，是直接利用乙烯基有机硅氧烷单体中的双键和苯丙乳液单体进行自由基聚合，其分子结构较小，相对聚有机硅氧烷大单体来说更容易与苯丙乳液共聚，因此使用较少的用量就可以达到改性要求。乙烯基三乙氧基硅烷（VTES ）对苯丙乳液进行改性，一方面可通过烷氧基的水解缩合反应形成交联结构，提高共聚物的强度，改进性能；另一方面， 共聚物中未反应完的 Si-OH 基可与无机基材表面的羟基等作用，形成氢键或化学键，提高与被粘表面的粘接强度。 3．实验装置与材料 （1）实验设备 三口烧瓶、冷凝管、恒压滴液漏斗、电动搅拌器、恒温浴、温度计、玻璃棒、烧杯、分析天平 （2）实验药品 设备装置图 药品名称 分子量 规格 用量 苯丙乳液 苯丙乳液改 性 十二烷基硫 酸钠 1.7g 3.4g JS86 1.7g 3.4g 丙烯酸 甲基丙烯酸 甲酯 丙烯酸丁酯 苯乙烯 氨水 -- -- 适量 适量 有机硅 （KH-570） -- -- -- 乙二醇 -- 过硫酸钾 1.5g 1.5g
广州大学化学化工学院 令狐采学 本科学生综合性、设计性实验报告实验课程高分子合成实验 实验项目苯丙乳液的合成及其改性 专业应用化学班级 10应化 学号 1005100073 姓名邓亚中 指导教师宋建华 开课学期 2012 至 2013 学年 2 学期时间2013 年 5 月 9 日 一、实验方案设计
使表面活性剂的分配不平衡，导致溶解在水相中的表面活性剂移过来，胶束中的进入水中，以建立新的平衡。 随着聚合反应的行进，胶束最终全部消失。从此时起不再有在胶束内形成的聚合物了。这就是说，反应体系中的聚合物颗粒数从此开始恒定了。这称为第一阶段。 在这阶段以后，聚合反应的速度就受控于单体从单体液滴经水相移向成长中聚合物颗粒的速度了，在这阶段中，总的反应速度是加速的，因为成长中的聚合物颗粒是在不断地增加着的。 随着自由基不断地在水相中产生，低聚物自由基也不断地产生，不断进入聚合物颗粒。如果进入的是一个正在链增长的聚合物颗 1粒，由于自由基的高反应性，那么两个自由基相互反应会立即使链终止，待另一个低聚自由基再次进入后使链增长重新开始。这样，从整个体系统计地说，有一半颗粒处于链增长状态，另一半处于链终止状态。这样反复地进行，直至液滴中单体耗尽，这称为第二阶段。在这阶段中由于颗粒数基本上是恒定的，所以反应速度也基本上是恒定。 液滴中单体耗尽后，聚合反应只在残存于聚合物颗粒中的单体上进行，而这些单体也逐渐减少，所以反应速度就逐渐减慢了，直至这些单体耗尽，于是聚合反应就终止了，这称为第三阶段。 乳液聚合技术重要的特征为分隔效应，即聚合增长中心被分隔在为数众多的聚合场所内， 这一特征使得乳液聚合过程具有较高的聚合速度以及产物分子量高等优点， 同时还使生产工艺乃至产品结构和性能易于控制和调整，通过聚合工艺来实现聚合物结构和性能的优化。 乳液聚合方法及聚合产物也存在自身的缺点。例如，自由基碎片及乳化剞的存在使得乳液聚合产物不能高于高纯领域；与本体聚合相比，乳液聚合的反应器有效容积量由于分散介质的存在而被降低。 （2）本课题的聚合机理：使用含乙烯基的有机硅烷改性苯丙乳液，是直接利用乙烯基有机硅氧烷单体中的双键和苯丙乳液单体进行自由基聚合，其分子结构较小，相对聚有机硅氧烷大单体来说更容易与苯丙乳液共聚，因此使用较少的用量就可以达到改性要求。乙烯基三乙氧基硅烷（VTES ）对苯丙乳液进行改性，一方面可通过烷氧基的水解缩合反应形成交联结构，提高共聚物的强度，改进性能；另一方面， 共聚物中未反应完的 Si-OH 基可与无机基材表面的羟基等作用，形成氢键或化学键，提高与被粘表面的粘接强度。 3．实验装置与材料 （1）实验设备 三口烧瓶、冷凝管、恒压滴液漏斗、电动搅拌器、恒温浴、温度计、玻璃棒、烧杯、分析天平 （2）实验药品 设备装置图 药品名称 分子量 规格 用量 苯丙乳液 苯丙乳液改性 十二烷基硫 酸钠 288.38 A.R 1.7g 3.4g JS86 1.7g 3.4g 丙烯酸 1.4ml 1.4ml 甲基丙烯酸 甲酯 6.6ml 6.6ml 丙烯酸丁酯 128.17 A.R 15.6ml 15.6ml 苯乙烯 104.14 A.R 15.7ml 15.7ml 氨水 -- -- 适量 适量 有机硅 （KH-570） -- -- -- 1.44ml 乙二醇 62.07 A.R -- 0.4ml 过硫酸钾 170.32 A.R 1.5g 1.5g
第23卷第2期2005年6月 胶体与聚合物 Ch inese Jou rnal of Co llo id&po lym er V o l.23 N o.2 Jun.2005建筑涂料用苯丙乳液的研制 周 艳 丁正学 (湖北大学化学与材料科学学院 武汉 430062) 摘 要 以苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸为主要单体,采用种子半连续乳液聚合法合成了苯丙乳液,研究了软硬单体的配比、硬单体中苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的相对量和丙烯酸的用量等对乳液及乳胶漆性能的影响。 关键词 苯丙乳液;乳胶漆;耐洗刷性 X苯丙乳液是苯乙烯、丙烯酸酯类等单体共聚的乳液。以其作为主要成膜物质所配制的苯丙乳液涂料无毒、无环境污染,有很好的耐候性、保色性、耐水性、耐碱性,因而在内外墙乳胶漆及其它水性涂料中得到了广泛应用[1]。由于乳液聚合物特殊的合成原理及成膜机理,它的耐水性、光泽度及附着力与其它聚合方法获得的聚合物相比还有一定的差距。近年来,进一步提高和完善苯丙乳液的应用性能的研究日趋活跃[2]。本文以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(AA)为主要单体,采用种子半连续乳液聚合法合成了苯丙乳液,并研究了软硬单体的配比、硬单体中苯乙烯(St)与甲基丙烯酸甲酯(MM A)用量和丙烯酸(AA)的用量等对乳液及乳胶漆性能的影响,为减少苯丙乳液生产中残渣量及提高涂料的耐洗刷性,提供了一些有益的数据,对指导实际生产具有参考价值。 1 实验部分 111 实验原料 苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MM A)、丙烯酸羟乙酯(H EA)、十二烷基硫酸钠(SD S)、O P210、N2羟甲基丙烯酰胺(N2M A)均为工业级,过硫酸铵、碳酸氢钠均为化学纯,去离子水自制。 112 制备工艺 11211 乳液的合成 将部分乳化剂、去离子水、单体和引发剂加入反应器预乳化,另一部分乳化剂、去离子水、单体和引发剂加入装有搅拌、冷凝管、滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中,开动搅拌,乳化,升温至82℃,反应至体系变蓝、回流明显减少时滴加预乳化液,3h滴完,在84～86℃保温反应115h,再升温至96℃反应015h后降至室温,用氨水调节pH值至7～8,100目网过滤出料。得含固量为50%的乳胶,为乳白色带蓝光的液体。11212 乳胶漆的配制 在搅拌分散多用机中加水、增稠剂中速搅拌分散溶解,然后加入有关助剂,颜、填料,高速搅拌分散至粒度合格后,调至中低速下加乳胶搅拌分散,再加入助剂并用氨水调pH值,搅拌分散合格后出料。 113 性能检测 11311 乳液黏度 在室温(20℃)下采用涂—4杯测乳液的黏度,单位秒(s);用斯托默黏度计测定乳胶漆的黏度,单位KU。 11312 乳液室温成膜速度 将乳液倒入深,宽,长相同的槽中,观察其变成无色透明的固体时的时间。 11313 乳胶膜吸水率 将透明乳胶膜置于装满水的小烧杯中24h后取出,用滤纸吸取表面的水分,再按下式计算漆膜吸水率: 漆膜吸水率=(吸水后漆膜量2干燥漆膜量)干燥漆膜量×100% 11314 漆膜遮盖力 用Q T G2?涂膜涂布器将配好的乳胶漆涂布于黑纸板上干燥,观察露底现象,区分遮盖力。 11315 乳胶膜硬度 用QB Y—?型漆膜摆式硬度计按GB1730282执行测定。 11316 乳胶漆耐洗刷性 用TL XY型涂料耐洗刷仪按GB9266288执行测定。 11317 乳胶膜耐冲击性 用Q CJ型漆膜冲击器X收稿日期:2005-02-10
苯丙乳液配方及原理公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
苯丙乳液生产配方 苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体乳化共聚而得。乳白色液体，带蓝光。苯丙乳液附着力好，胶膜透明，耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好，是水性涂料，地毯胶，工艺胶的主要成分，市场需求量非常大。 一、基本配方（按照1000公斤投料）： 1、苯乙烯：218.8kg 2、丙烯酸丁酯：238.4kg 3、甲基丙烯酸甲酯：19.56kg 4、甲基丙烯酸：9.64kg 5、保护胶体（聚甲基丙烯酸钠）：8.36kg 6、乳化剂OS（烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐）：18.85kg 7、碳酸氢钠：0.5kg 8、过硫酸铵：2.4kg 9、去离子水：499kg 二、操作工艺 1、预乳化和配料 （1）在预乳化釜内分别加入去离子水191kg，碳酸氢钠0.5kg，乳化剂OS18.85kg，混合单体（甲基丙烯酸：9.64kg；苯乙烯：218.8kg； 并烯酸丁酯：238.4kg，甲基丙烯酸甲酯：19.56kg），进行预乳 化，得到稳定的预乳化液。 （2）将过硫酸铵2.4kg加入去离子水64kg，配成引发剂溶液，备用。
（3）保护胶体（聚甲基丙烯酸钠）8.36kg加入去离子水44kg，配成保护胶体溶液，备用。 2、聚合 在聚合釜内分别加入去离子水200kg，保护胶体溶液，预乳液60kg，待70摄氏度左右时加入引发剂溶液30kg，在80摄氏度左右引发聚合，进行种子乳液聚合，可观察到釜底乳液泛蓝光。保温10min后，开始滴加剩余的预乳液和引发剂溶液。滴加时维持聚合反应温度84-86摄氏度。滴完后保温1小时。 3、出料包装 冷却到30摄氏度以下，出料用120目滤布过滤，即为苯丙乳液产品。 三、产品主要指标： 1、固含量：48.5% 2、PH值：5.5-6.5 3、粘度（涂-4℃.S.17℃）值：17 苯丙乳液的制备 一、实验目的： 1、掌握用乳液聚合法制备高分子材料的一般原理和合成方法； 2、了解目标乳合物的设计原理。 二、实验原理（概述）： 乳液聚合是以水为连续相（分散剂），在表面活性剂（乳化剂）存在下，使聚合反应发生在由乳化剂形成的乳胶粒内部（即表面活性剂形成的胶束作为微反应器），制备高分子材料的一种方法。
有机硅改性苯丙乳液的制备及其性能研究 与我们所学苯丙乳液的制备的比较和讨论 我们所做实验是以苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为原料来合成苯丙乳液；而我所介绍的实验是以苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯和乙烯基三乙氧基硅烷为原料合成有机改性苯丙乳液。以这两个实验作对比，讨论聚合工艺、聚合温度、乙烯基三乙氧基硅烷的加入量和加入方式、乳化剂用量和配比对乳液综合性能的影响。 苯乙烯/丙烯酸酯共聚乳液广泛用作建筑涂料、地面涂料、金属表面涂料、粘合剂和胶粘剂等。由于自身化学性质的影响，其涂膜的耐水性、耐候性、抗老化、拉伸强度等存在一定缺陷，使其应用受到一定得限制。有机硅具有优良的防水、耐高低温、耐紫外线和红外辐射、耐氧化降解等性能。有机硅改性苯丙乳液产生三维网状交联结构，可明显提高涂层的耐候性、耐水性、保光性、弹性和耐久性等，作为性能优越的建筑内外墙涂料及木器漆的基料受到人们的青睐，应用前景十分广阔。 一、硅苯丙共聚乳液的合成的聚合工艺 预乳化法——即先用复合乳化剂形成预乳化液，再把乙烯基三乙氧基硅烷（DB-151）混入剩余的预乳化液中；滴加单体法——将DB-151混入剩余的混合单体中；后加有机硅单体法——同样采用滴加单体法，
但DB-151是在其它单体滴完后再加入。 二、乳液的性能测试及结构表征 分别测定固含量、吸水率、钙离子稳定性、冻融稳定性、稀释稳定性、贮存稳定性、黏度、单体转化率、红外光谱（IR）分析以及X 射线衍射（XRD）分析等来检验其各种性能和结构。 结果与讨论 ⑴聚合工艺对乳液主要性能指标的影响 表一看出，采用聚合工艺1、2时，乳液是我性能优于采用聚合工艺3时的性能。 ⑵反应温度对乳液性能的影响 反应温度对引发剂的引发效率、聚合速率、聚合物的摩尔质量影响较大。温度过高，引发剂速率快，聚合反应男与控制，会导致乳液爆聚，从而破坏乳液的稳定性；温度太低，则反应速度太慢。 表2采取聚合工艺2进行实验。
刘都宝，鲍俊杰，纪学顺，许戈文 ( 安徽大学化学化工学院，安徽省绿色高分子材料重点实验室，合肥230039) 摘要：介绍了有机硅改性苯丙乳液和环氧改性苯丙乳液以及聚氨酯改性苯丙乳液、纳米 SiO 2 改性苯丙乳液等的发展情况，并简要地对苯丙乳液改性的未来方向作了展望。 关键词：苯丙乳液；改性；进展 0 前言 苯丙共聚乳液是苯乙烯与丙烯酸酯或官能团丙烯酸酯类单体进行乳液聚合的产物 , 它广泛应用于建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张黏合剂、胶黏剂、皮革涂饰及油墨等方面，其用量与日俱增。苯丙乳液具有无毒无味、不燃不爆、污染小、与颜料粘结强度高等优点 ; 且通用性和适用性强，作为主要成膜物所配制的乳胶涂料有粘结强度高、施工简便快捷等优点。但在耐水性、耐磨性、抗老化性、耐候性等方面由于其自身化学性质所致，限制了其应用 [1 ～2] 。近年来随着聚合理论和技术的不断完善和发展，苯丙乳液的改性受到了广泛的重视。苯丙乳液的改性主要从以下两个方面进行：一是引入一些功能型的单体对苯丙乳液进行改性，得到高性能的共聚乳液；二是采用新的乳液聚合方法来改善苯丙乳液的性能，在研究过程中通常是这两个方面的相互结合，共同提高苯丙乳液的性能。 1 有机硅改性的苯丙乳液 1.1 改性原理 有机硅对苯丙乳液的改性是指将有机硅通过化学反应和苯丙乳液技术结合起来，用来制备高性能的硅苯丙乳液，其乳液产品广泛应用于涂料改性、塑料改性、橡胶补强等领域。特别是由其配制的有机硅改性苯丙乳胶作为一种高性能建筑涂料倍受关注。聚硅氧烷分子主链结构 Si-O 键能很高，分子体积大，内聚能密度低，使得它具有特殊的耐温、耐候性和较低的玻璃化温度及表面张力等，其乳液在织物整理、皮革涂饰、涂料等行业的应用越来越广泛，但较高的成本和较低的强度又使其应用受到限制。因而将有机硅氧烷、羟基硅油和苯丙乳液这两类极性相差很大的聚合物结合在一起，可以得到兼具二者优异性能的新型乳液材料，这在理论研究和实际应用中都有重要的意义 [3 ～ 4] 。可以提高苯丙乳液及涂料的性能；提高涂膜的硬度，拉伸强度、透气性、耐磨性、粘附力、耐水性及耐紫外光照射性等 [5 ～ 8] ，从而为制造高档外墙乳胶涂料提供优良的乳液原料。近年来，有关有机硅 / 苯丙乳液共聚的研究逐渐增多，而且随着乳液聚合技术的不断创新，许多新的乳液聚合方法也运用到有机硅苯丙共聚乳液中来。
苯丙乳液的制备 一、实验目的： 1、掌握用乳液聚合法制备高分子材料的一般原理和合成方法； 2、了解目标乳合物的设计原理。 二、实验原理（概述）： 乳液聚合是以水为连续相（分散剂），在表面活性剂（乳化剂）存在下，使聚合反应发生在由乳化剂形成的乳胶粒内部（即表面活性剂形成的胶束作为微反应器），制备高分子材料的一种方法。目前，因为在世界范围内采用乳液聚合法制备大量的、各种类型的乳液聚合物和聚合物乳液产品，因此乳液聚合被广泛应用于各个技术领域，成为不可缺少的材料或工作物质。特别是人们环境保护意识的加强，乳液聚合技术已成为制备“环境友好材料”的主要方法。在工业生产中有多种用途： （1）用乳液聚合法可大量生产合成橡胶如丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚丙烯酸酯橡胶等。 （2）用乳液聚合法生产合成塑料、合成树脂。如聚氯乙烯树脂、ABS树脂、聚四氯乙烯树脂、聚丙烯酸树脂等。 （3）用乳液聚合生产各种用途的聚合物乳液，如各种粘合剂（聚醋酸乙烯脂乳液—白胶等）、涂料（如建筑涂料、金属涂料、木制器涂装涂料等）。 乳液聚合技术较本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合相比较，有许多重要特点、优点，既可制备高分子量的聚合物，又有高的聚合反应速率。反应体系易散热，有利于聚合反应的控制。生产设备和工艺简单，操作方便，灵活性大，代表了环境保护技术的发展方向，很多场合下，聚合物乳液可直接利用。因此，近年来乳液聚合技术发展很快，特别是在聚合技术上派生、发展了多种新技术、新方法。 乳液聚合体系主要有四大组分：单体、分散介层（水）、乳化剂、引发剂，其次还有用了pH调节并改善乳液流动性的电解层，pH调节用的中和剂等。依据反应单体与反应性质，来选用不同的乳化剂。乳化剂是决定乳液稳定性的最主要因素，对反应速率、乳液粘度、胶粒尺寸等也有很主要的作用。乳化剂的选择除单体要求的种类外，一般以体系要求的HLB 值决定其配比和用量，而且多以非离子型与离子型乳化剂复配，常用的乳化剂如下：用于乳液聚合的引发剂主要是以过氧化氢为母体的衍生物，如过硫酸铵（NH4）2S2O8、过硫酸钾K2S2O8、有机过氧化氢，对某些体系，还可采用其他热分解引发剂如芳基偶氮氨基化合物等。 经典的乳液聚合物工艺的定性理论（用以描述乳液聚合体系中各种物料所处的状态及它们之间的相互影响、相互作用和相互转化规律）将乳液聚合过程分为四个阶段：
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苯丙乳液改性研究进展 作者：马云， 陈琨， 辛秀兰， MA Yun， CHEN Kun， XIN Xiu-lan 作者单位：马云,MA Yun(北京印钞有限公司,100054)， 陈琨,辛秀兰,CHEN Kun,XIN Xiu-lan(北京工商大学化学与环境工程学院,100037) 刊名： 上海涂料 英文刊名：SHANGHAI COATINGS 年，卷(期)：2008,46(12) 本文读者也读过(8条) 1.燕冲.张心亚.黄洪.陈焕钦.YAN Chong.ZHANG Xin-ya.HUANG Hung.CHEN Huan-qin苯丙乳液最新研究进展[期刊论文]-粘接2007,28(5) 2.刘都宝.鲍俊杰.纪学顺.许戈文国内苯丙乳液改性的研究进展情况[期刊论文]-中国涂料2007,22(3) 3.马祥梅.王斌.王武生我国苯丙乳液的研究进展[期刊论文]-化学与粘合2003(1) 4.高献英.李中华.田秋平.龙光斗硅烷偶联剂改性苯丙乳液研究[会议论文]-2007 5.高献英有机硅氟改性苯丙乳液的制备与应用研究[学位论文]2008 6.高献英.田秋平.李中华苯丙乳液改性的研究进展[会议论文]-2008 7.高献英.田秋平.李中华.GAO Xian-ying.TIAN Qiu-ping.LI Zhong-hua苯丙乳液改性的研究进展[期刊论文]-现代涂料与涂装2007,10(3) 8.燕冲.张心亚.朱延安.黄洪.陈焕钦苯丙乳液最新研究进展[会议论文]-2007 本文链接：https://www.doczj.com/doc/047706379.html,/Periodical_shtl200812010.aspx
苯丙乳液配方及原理 Revised by Petrel at 2021
苯丙乳液生产配方苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体乳化共聚而得。乳白色液体，带蓝光。苯丙乳液附着力好，胶膜透明，耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好，是水性涂料，地毯胶，工艺胶的主要成分，市场需求量非常大。 一、基本配方（按照1000公斤投料）： 1、苯乙烯：218.8kg 2、丙烯酸丁酯：238.4kg 3、甲基丙烯酸甲酯：19.56kg 4、甲基丙烯酸：9.64kg 5、保护胶体（聚甲基丙烯酸钠）：8.36kg 6、乳化剂OS（烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐）：18.85kg 7、碳酸氢钠：0.5kg 8、过硫酸铵：2.4kg 9、去离子水：499kg 二、操作工艺 1、预乳化和配料 （1）在预乳化釜内分别加入去离子水191kg，碳酸氢钠0.5kg，乳化剂OS18.85kg，混合单体（甲基丙烯酸：9.64kg；苯乙烯： 218.8kg；并烯酸丁酯：238.4kg，甲基丙烯酸甲酯：19.56kg）， 进行预乳化，得到稳定的预乳化液。 （2）将过硫酸铵2.4kg加入去离子水64kg，配成引发剂溶液，备用。
（3）保护胶体（聚甲基丙烯酸钠）8.36kg加入去离子水44kg，配成保护胶体溶液，备用。 2、聚合 在聚合釜内分别加入去离子水200kg，保护胶体溶液，预乳液60kg，待70摄氏度左右时加入引发剂溶液30kg，在80摄氏度左右引发聚合，进 行种子乳液聚合，可观察到釜底乳液泛蓝光。保温10min后，开始滴加剩余的预乳液和引发剂溶液。滴加时维持聚合反应温度84-86摄氏度。 滴完后保温1小时。 3、出料包装 冷却到30摄氏度以下，出料用120目滤布过滤，即为苯丙乳液产品。 三、产品主要指标： 1、固含量：48.5% 2、PH值：5.5-6.5 3、粘度（涂-4℃.S.17℃）值：17 苯丙乳液的制备 一、实验目的： 1、掌握用乳液聚合法制备高分子材料的一般原理和合成方法； 2、了解目标乳合物的设计原理。 二、实验原理（概述）： 乳液聚合是以水为连续相（分散剂），在表面活性剂（乳化剂）存在下，使聚合反应发生在由乳化剂形成的乳胶粒内部（即表面活性剂形成的胶束作为微反应器），制备高分子材料的一种方法。 目前，因为在世界范围内采用乳液聚合法制备大量的、各种类型的乳液聚合物和聚合物乳液产品，因此乳液聚合被广泛应用于各个技术领域，成为不可缺少的材料或工作物质。特别是人们环境保护意识的加强，乳液聚合技术已成为制备“环境友好材料”的主要方法。在工业生产中有多种用途： （1）用乳液聚合法可大量生产合成橡胶如丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚丙烯酸酯橡胶等。（2）用乳液聚合法生产合成塑料、合成树脂。如聚氯乙烯树脂、树脂、聚四氯乙烯树脂、聚丙烯酸树脂等。 （3）用乳液聚合生产各种用途的聚合物乳液，如各种粘合剂（聚醋酸乙烯脂乳液—白胶等）、涂料（如建筑涂料、金属涂料、木制器涂装涂料等）。
大学化学化工学院 本科学生综合性、设计性实验报 告 实验课程高分子合成实验 实验项目苯丙乳液的合成及其改性 专业应用化学班级10应化 学号1005100073 邓亚中 指导教师宋建华 开课学期2012 至2013 学年 2 学期 时间2013 年 5 月9 日
一、实验方案设计
的用量就可以达到改性要求。乙烯基三乙氧基硅烷（VTES ）对苯丙乳液进行改性，一方面可通过烷氧基的水解缩合反应形成交联结构，提高共聚物的强度，改进性能；另一方面， 共聚物中未反应完的 Si-OH 基可与无机基材表面的羟基等作用，形成氢键或化学键，提高与被粘表面的粘接强度。 3．实验装置与材料 （1）实验设备 三口烧瓶、冷凝管、恒压滴液漏斗、电动搅拌器、恒温浴、温度计、玻璃棒、烧杯、分析天平 （2）实验药品 设备装置图 药品名称 分子量 规格 用量 苯丙乳液 苯丙乳液改 性 十二烷基硫酸钠 288.38 A.R 1.7g 3.4g JS86 1.7g 3.4g 丙烯酸 1.4ml 1.4ml 甲基丙烯酸甲酯 6.6ml 6.6ml 丙烯酸丁酯 128.17 A.R 15.6ml 15.6ml 苯乙烯 104.14 A.R 15.7ml 15.7ml 氨水 -- -- 适量 适量 有机硅（KH-570） -- -- -- 1.44ml 乙二醇 62.07 A.R -- 0.4ml 过硫酸钾 170.32 A.R 1.5g 1.5g
4. 实验方法步骤及注意事项 （1）实验流程图 （2）实验详细步骤 a.苯丙乳液的合成： i.单体预乳化 在250ml三口烧瓶中，加入50ml水，1.7g十二烷基硫酸钠，1.7gJS86，搅拌溶解后在依次加入1.4ml丙烯酸，6.6ml甲基丙烯酸甲酯，15.6ml丙烯酸丁酯，15.7ml苯乙烯，室温下搅拌乳化30min。
目录 1.前言 (1) 1.1水性涂料的概述 (1) 1.1.1 水性涂料的历史地位 (1) 1.1.2 水性涂料的发展史 (1) 1.1.3水性涂料的分类 (2) 1.2苯丙乳液的研究进展 (2) 1.2.1 苯丙乳液乳化剂体系研究进展 (2) 1.2.2 苯丙乳液引发剂体系研究进展 (2) 1.2.3 苯丙乳液的改性及功能单体的引入 (2) 1.2.4 苯丙乳液聚合工艺研究进展 (3) 1.2.5 苯丙乳液乳胶粒子设计研究进展 (3) 1.2.6 其他新型乳液聚合技术的应用 (3) 1.3苯丙乳液的性能指标及其影响因素 (3) 1. 3. 1 苯丙乳液的性能指标 (3) 1. 3. 2苯丙乳液性能的影响因素 (3) 1.4本文研究的目的意义及主要内容 (4) 2.实验 (4) 2.1试剂与仪器 (4) 2.2乳液聚合工艺 (5) 2.2.1 单体预乳化 (5) 2.2.2 聚合 (5) 2.3乳液性能测定 (5) 2.3.1 pH值测定 (5) 2.3.1 粘度测定 (5) 2.3.3 固含量测定 (5) 2.3.4 Ca2+稳定性测定 (6) 2.3.6 转化率测定 (6) 2.3.6 吸水率测定 (6) 3.结果与讨论 (6) 3.1单体类型及其配比对乳液性能的影响 (6) 3.2乳化剂类型对乳液性能的影响 (7) 3.3乳化剂用量及配比的影响 (7) 3.4引发剂用量的影响 (8) 3.5AA用量对乳液性能的影响 (9) 3.6反应温度及反应时间 (9) 3.7加料方式的影响 (9) 4.结论 (9) 参考文献 (12) 致谢： (13)
1.前言 1.1 水性涂料的概述 1.1.1 水性涂料的历史地位 传统的溶剂型涂料含有大量的挥发性有机溶剂（VOC），在使用过程中排入大气，会破坏环境危害人们健康，同时也浪费资源和能源，所以不排放VOC或排放量严格限制在规定以下的涂料可称为“环保涂料”。目前，一般将水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料及辐射固化涂料称为环保涂料[1]。近年来，随环保意识的不断加强和环保法的日益完善，对VOC向大气的排放量限制越来越严格，加之对地球有限资源和能源的重视，使得水性涂料在全球涂料市场成为持续热点。涂料生产从依赖有机溶剂、天然树脂发展到无溶剂涂料和水性涂料。表1-1是2010年前世界工业涂料的构成，从表中可以看出水性涂料在各类涂料中的比例正在逐年递增[2]。 表 1-1 2010年前世界工业涂料的构成（%） Table 1-1 2010，the composition of the world，s industrial coatings（%） 涂料品种 1995年 2000年 2005年 2010年 低固体分涂料 39.5 30.5 15.0 7.0 高固体分涂料 12.5 12.0 10.0 8.5 电泳涂料 8.5 10.0 15.5 17.0 其他水性涂料 14.0 16.0 19.9 22.5 粉末涂料 8.0 12.0 17.5 20.0 辐射固化涂料 3.5 4.5 6.5 7.5 1.1.2 水性涂料的发展史 中国是世界上使用天然树脂作为成膜物质的涂料大漆最早的国家，在公元220年前，大漆使用技术已成熟，早期的画家使用的矿物颜料就是水性涂料。1855年英国人帕克斯A 取得了用硝酸纤维素（硝化棉）制造涂料的专利权，建立了第一个涂料厂，1925年硝基漆的生产达到高潮。一战后，在乙炔工业发展较早的加拿大，首先发展了乳胶漆，主要在建筑方面试用并很快得到了正式使用，从1945年开始,这种产品的产量急剧增长。在1953-1954年前后酯共聚物乳液也开始使用。醋酸乙烯酯与丙烯酸酯的共聚物，在二次大战中德国已经有所研究。纯丙烯酸乳，从20世纪50年代年代开始，在欧洲和美国就已有销售, 进入60年代，在所发展的乳状液中，突出的是醋酸乙烯酯乙烯。70年代以来，水性涂料，特别是乳胶漆，作为代油产品越来越引起人们的重视。一些先进国家正以惊人的速度发展，近十多年来乳胶漆的年消费量仍以8%-9%的速度增长。90年代中期以日本立邦为首的多国大型涂料公司进入我国市场，真正揭开了现代水性新篇章[3]。
高弹性苯丙乳液 苯丙乳液可广泛应用于涂料、粘合剂、造纸助剂等领域.在共聚乳液中引入苯乙烯单体,主要为了解决 丙烯酸乳液成本高、耐水性差等缺陷;苯丙乳液在耐水性、耐久性、强度等诸多方面有其优异性能.常用的聚合方法,由于苯乙烯单体的存在,使得苯丙乳液的韧性和弹性相对变低,直接影响了其实际应用.因此,改变苯丙乳液的伸长率,使之具有高弹性;提高乳液的韧性、粘结力等物理性能;并使之成本降低,扩大用途,正是本研究的目的所在. 本研究是通过核/壳共聚的途径,利用自生种子法合成出核具有内亲水、壳具有外疏水、内硬外软结构的高弹性苯丙乳液.由于具有异相结构,与一般无规共聚物、机械共混物相比有独特的优异性能.而在乳液中加入了功能单体,使乳液形成相互贯穿的网络结构.对乳液的耐水性、刚性、韧性又有所提高.本文探讨利用新方法制备苯丙乳液的基本过程,并对影响乳液性能的主要因素进行了讨论. 1实验 1.1实验用原料,见表1. 1.2乳液的制备 (1)核的预乳化:将一定量的乳化剂、功能单体以及去离子水加入到乳化器中,启动搅拌,并将一定量的St、BA、功能单体、HEMA滴入,在30℃高速搅拌30min. (2)壳的预乳化:将一定量的乳化剂及去离子水加入到乳化器中,启动搅拌,再将一定量的St、BA、HEMA滴入,在30℃高速搅拌30min.
(3)种子的制备:将一定量的核乳化单体加入反应器中,升温至85℃,并加入一定量的过硫酸钾水溶液,待外观蓝色时,再滴加剩余的核乳化单体,约1h滴完.(4)乳液的制备:在已形成的种子乳液中,滴加已乳化好的壳单体,在85℃,约2～3h滴完,并分次加入过硫酸钾水溶液,待滴加完壳单体后,将反应物温度升至90℃,加入少量氧化还原引发剂,并在90℃保温30min,降至室温,用氨水调乳液pH值为7.5左右,过滤出料. 1.3乳液主要性能的测定 固含量及稳定性:按GB/T12954-91方法进行测定.单体的转化率:采用质量分析法,将乳液样品加入到加有少量阻聚剂的已称量的称量瓶中,称量后放入烘箱中干燥至恒重.乳液的粒径:用消光法测定.吸水率:将乳液铺展在聚四氟乙烯板上,自然干燥成1mm左右厚度的薄膜,将其浸入25℃去离子水中,浸泡48h,计算出吸水率.乳液的延伸率的测定:将乳液铺展在聚四氟乙烯板上自然干燥成1mm左右厚度的薄膜,小心剥离并截成哑铃状,在X-2500型材料试验机上按JC/T684-2000方法测其拉伸强度和延伸率. 2讨论 2.1引发剂对乳液性能的影响 传统苯丙乳液合成时,一般均采用过硫酸盐作为引发剂,其加量为单体的0.6%左右,转化率可达95%左右,引发剂用量的增大,使单体的转化率提高,同时也导致乳液凝聚率降低,乳液的粘度增大,并使乳液粒径增大,反应稳定性变差.通过在反应后期加入少量氧化还原引发剂,在降低过硫酸盐用量的同时,使其转化率有了很大的提高.通过实验可知,单纯使用过硫酸盐制备高弹性苯丙乳液,乳液气味大、单体残留大、转化率低,为了能得到粒径小,转化率高的高弹性苯丙乳液,在反应后期加入了少量的氧化-还原引发剂,大大降低了生成自由基活化能,提高了反应速率.当过硫酸盐用量为单体的0.3%,而氧化-还原引发剂用量为0.2%时,乳液较为细腻,转化率可达98%以上. 2.2乳化剂对乳液性能的影响 乳化剂类型的选择和用量的确定是决定高弹性苯丙乳液体系稳定性和耐水性的重要因素之一,通过试验证明,当加入一定量的复合型乳化剂时,不仅对单体的乳化效果好,而且乳液具有较好稳定性和耐水性,根据Smith和Ewart理论,体系中乳胶粒数目N与乳化剂总表面积λs·S、自由基形成速率ρ、聚合物乳胶体积增加速率μ有如下关系: N=K(ρ/μ)(e2/5)(λs·S)(e3/5) 式中,K为常数,S为乳化剂浓度该公式表明,乳化剂浓度(S)的大小,不仅关系到形成胶束的多少,也直接影响乳胶粒的粒径.当乳化剂浓度低时,仅部分乳胶表面被乳化剂分子覆盖,在这样的条件下乳胶粒易发生自聚结,由小乳液粒子生成大乳胶粒.轻则会降低收率,影响产品质量;严重时则发生凝聚.
DOI:10.14002/j.hxya.2012.05.019 第２３卷第５期化 学 研 究中国科技核心期刊 ２０１２年９月ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ｈｘｙｊ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 有机硅改性苯丙乳液的研究进展 崔运启１，２，刘 璐１，张普玉１＊ （１．河南大学化学化工学院精细化学与工程研究所，河南开封４７５００４； ２．黄淮学院化学系，河南驻马店４６３０００） 摘 要：综述了有机硅改性苯丙乳液的机理、方法和聚合技术研究进展．介绍了物理共混法和化学改性法，重点 阐述了化学改性法的最新研究进展，并展望了有机硅改性苯丙乳液的发展趋势． 关键词：有机硅；改性；苯丙乳液；研究进展 中图分类号：Ｏ ６３４．４文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１０１１（２０１２）０５－００９７－０６ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ＣＵＩ Ｙｕｎ－ｑｉ １，２，ＬＩＵ Ｌｕ１，ＺＨＡＮＧ Ｐｕ－ｙｕ１＊ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｈｕａｎｇｈｕａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｚｈｕｍａｄｉａｎ４６３０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｍｏｄｉｆｉｃａ－ ｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉｃｏｎｅ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｉｘｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｓ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｇｉｖｅｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉ－ ｃｏｎｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉｃｏｎ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ 苯丙乳液是苯乙烯和丙烯酸酯类单体的共聚物乳液，其在国际上的发展越来越快，特别是在美国、日本、欧盟，其发展已经到了一个非常成熟的地步．我国从２０世纪７０年代起开始研制苯丙乳液，８０年代开始正式投入使用，经过几十年的发展，现已广泛应用于建筑、涂料及胶黏剂等领域．虽然苯丙乳液具有优良的黏附性、耐氧化性和耐油性，但是其耐水性和耐候性较差，且易于形变，限制了它的应用［１］．有机硅具有优异的耐高、低温，耐辐射性和突出的耐水性，用有机硅对苯丙乳液进行改性，可以明显提高其耐水性、耐候性和抗沾污性等；除此以外，有机硅改性苯丙乳液比硅丙乳液有着更高的性价比，进一步扩大了其作为建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张黏合剂和胶黏剂等的使用． １ 有机硅改性苯丙乳液的机理 有机硅聚合物中硅氧键键能高达４２５ｋＪ／ｍｏｌ，远大于碳氧键键能（３５１ｋＪ／ｍｏｌ）和碳碳键键能（３４５ｋＪ／ｍｏ１），而且硅氧键间存在着ｄ…π键和ｐ…π键，使其具有抗氧化和抗分解性能［２－３］．除此以外，有机硅分子 收稿日期：２０１２－０４－２５． 基金项目：河南省科技厅科技攻关重点项目（１０２１０２２１０１１４）． 作者简介：崔运启（１９７２－），女，讲师，主要从事功能高分子方面的研究．＊通讯联系人．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｐｕｙｕ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
1.EPS的溶解：在三口瓶中置入 25.2g丙烯酸丁酯(BA)、 1.8g丙烯酸(AA)于烧瓶中， 在常温下逐步(缓慢投入)加入 9.0g发泡聚苯乙烯(EPS)至完全溶解， 完全得到透明、粘度较大的溶液； 2.乳化：向上述溶液中加 1.3g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，完全溶解后 加入1.7gOP-10， 再分别加入5%NaHCO3水溶液2.5mL、 5%聚乙烯醇水溶液1.8g、 正十二烷基硫醇0.36g， 开始快速搅拌并逐步升温至30oC， 得到均相物时，搅拌下逐步缓慢加入40mL水， 继续搅拌半小时得到白色乳液； 3.聚合： 上述乳液逐步升温至50oC， 并向其中加入1.08g过硫酸钾并搅拌溶解， 将0.45g亚硫酸氢钠溶于20mL水中置于滴液漏斗中， 搅拌下缓慢滴加亚硫酸氢钠溶液，进行聚合反应， 时间滴加控制在30min以内， 滴完后观察乳液变化，引发后(有温升现象)计时开始，反应三个小时后结束反应。
配方.改性.交联.乳液分散.涂料制备. 综述 一．聚苯乙烯泡沫塑料简介 1.定义 聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主体，加入发泡剂等添加剂制成，它是目前使用最多的一种缓冲材料。它具有闭孔结构，吸水性小，有优良的抗水性；密度小，一般为0.015～0.03；机械强度好，缓冲性能优异;加工性好，易于模塑成型；着色性好，温度适应性强，抗放射性优异等优点，而且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。但燃烧时会放出污染环境的苯乙烯气体。 2.用途 聚苯乙烯泡沫塑料广泛用于各种精密仪器、仪表、家用电器等的缓冲包装，也可用其直接制成杯、盘、盒等包装容器来包装物品,在特殊凿井法施工（冻结法施工复合井壁）中应用较广，机械强度好，缓冲性能优异;加工性好，易于模塑成型；着色性好，温度适应性强，抗放射性优异等优点。 3.回收处理方法 聚苯乙烯泡沫塑料回收利用主要途径有：减容后造粒，粉碎后用作各种填充材料，裂解制油或回收苯乙烯和其他。 （1）减容后造粒：聚苯乙烯泡沫塑料可熔融挤出造粒制成再生粒料，但因此体积庞大，大便运输，通常在回收时先需减容。方法有机械法，溶剂法和加热法。 （2）粉碎后用作填料：聚苯乙烯泡沫塑料制品经粉碎后可用作填料，制成各种制品。 ①重新模塑成泡沫塑料制品②混凝土复合板制品 ③石膏夹芯砖④用作沥青增强剂 ⑤用作土壤改性剂
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。对同种单体来说，若所采用的生产工艺不同，则所制造的产品质量、生产效率及成本各不相同，因此具体应用中可根据对产品的性能要求和不同生产工艺的不同特点，来合理选择可行的生产工艺。 1.2.1 预乳化工艺 在进行连续或半连续乳液聚合中，常常采用单体的预乳化工艺。将去离子水投入预乳化罐中，加入乳化剂， 搅拌、溶解，再将单体缓缓加入，在规定的时间内充分搅拌，得到稳定的单体乳状液。该工艺可使单体、乳化剂分散均匀，使以后的聚合过程中体系的稳定性提高，乳胶粒尺寸分布较均匀，共聚物组成均一。 1.2.2 种子乳液聚合 种子乳液聚合即先制取种子乳液，然后在种子的基础上进一步进行聚合，最终得到所需