第七章-乳液聚合
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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。
乳液聚合目录[隐藏]定义及简介特点组成与作用乳液聚合机理工业化品种定义及简介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(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。
[编辑本段]特点优点:(1)聚合热易扩散,聚合反应温度易控制;(2)聚合体系即使在反应后期粘度也很低,因而也适于制备高粘性的聚合物;(3)能获得高分子量的聚合产物;(4)可直接以乳液形式使用缺点:需破乳,工艺较难控制[编辑本段]组成与作用1 单体2 水3 引发体系引发体系主要是油溶性或水溶性引发剂。
油溶性引发剂主要有偶氮引发剂和过氧类引发剂,偶氮类引发剂有偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯引发剂等,水溶性引发剂主要有过硫酸盐、氧化还原引发体系、偶氮二异丁脒盐酸盐(V-50引发剂)、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA-04 4引发剂)、偶氮二异丁咪唑啉(VA061引发剂)、偶氮二氰基戊酸引发剂等。
4 乳化剂乳化剂是可使互不相容的油与水转变成难以分层的乳液的一类物质。
乳化剂通常是一些亲水的极性基团和疏水(亲油)的非极性基团两者性质兼有的表面活性剂。
(1)种类(i)阴离子型:亲水基团一般为-COONa, -SO4Na, -SO3Na等,亲油基一般是C11~ C17的直链烷基,或是C3~C6烷基与苯基或萘基结合在一起的疏水基;(ii)阳离子型:通常是一些胺盐和季铵盐(iii)两性型:氨基酸(ⅳ)非离子型:聚乙烯醇,聚环氧乙烷等(2)作用(i)降低表面张力,便于单体分散成细小的液滴,即分散单体;(ii)在单体液滴表面形成保护层,防止凝聚,使乳液稳定;(iii)增溶作用(3)主要参数(i)临界胶束浓度(简称CMC):CMC越小,越易形成胶束,乳化能力越强.(ii)亲水亲油平衡值(HLB值):8-18为宜(iii)三相平衡点与浊点[编辑本段]乳液聚合机理1 乳化体系各组分在各相中的分布情况2 成核期根据聚合反应速率、及体系中单体液滴、乳胶粒、胶束数量的变化情况,可将乳液聚合分为三个阶段。