【华东理工大学】乳液聚合——乳液聚合新技术及应用剖析共38页文档
- 格式:ppt
- 大小:2.80 MB
- 文档页数:38
华东理工大学科技成果——乳液模板法制备功能化
聚合物多孔材料
项目简介
聚合物多孔材料在高技术领域有可观的应用前景,如作为有机合成催化剂载体、生物组织工程支架等。
通过高内相乳液模板法(HIPEs)制备的聚合物多孔材料具有孔径和孔容积可调等优点,是极具工业价值的一种技术。
但前人的工作都基于乳液经典理论:Bancroft规则即水包油型的乳液只能采用水溶性的乳化剂,油包水型的乳液只能采用油溶性的乳化剂,这严重限制了以高内相乳液为模板制成的聚合物多孔材料的直接应用,迫使其在使用前必须经由复杂的表面功能化;且传统方法在制备稳定高内相乳液时,乳化剂占有机相5-70wt%,大大增加了高内相乳液制备成本,并造成环境污染。
本项目以一步法制备功能化聚合物多孔材料及降低HIPEs制备过程乳化剂用量为技术特点,以仅占有机相0.8wt%的水溶性乳化剂为稳定剂,获得稳定的、水相体积分数达96.3vol%的油包水型高内相乳液,并聚合得到功能化聚苯乙烯-二乙烯基苯基多孔材料。
该多孔材料已成功地用作有机合成的微反应器和催化剂载体,避免了高毒性有机锡类催化剂的使用,为聚合物多孔材料在绿色化学工业中直接应用提供新的途径。
所属领域化工、材料
项目成熟度已有小批量产品
应用前景
本项目多孔材料已成功地用作有机物去卤、去氧和开环等反应的微反应器和固体催化剂,实现有机合成的动态反应,且得到理想的转化率。
其应用大大降低有机反应的毒性,可避免使用有机锡类催化剂,为绿色化学反应提供新途径。
知识产权及项目获奖情况中国发明专利:CN101054423A
合作方式技术开发、技术转让、专利(实施)许可均可。
乳液聚合新技术资料引言:乳液聚合是一种重要的高分子化学合成方法,通过将两种或更多种不相溶的液体相混合,并在适当的条件下引发聚合反应,从而得到乳液聚合物。
乳液聚合技术在各个领域都有广泛的应用,特别是在涂料、胶粘剂、纺织品、医疗材料等行业。
本文将介绍乳液聚合的基本原理、常见的乳液聚合技术以及其应用领域。
一、乳液聚合的基本原理乳液聚合是一种界面聚合反应,其基本原理是通过使两种或更多种不相溶的物质混合,并通过适当的方法形成乳液体系。
在乳液体系中,通常有一种物质作为连续相(连续相),另一种或多种物质则以微小的液滴形式悬浮在连续相中,称为分散相或乳液滴。
乳液聚合的关键步骤是引发剂的添加。
引发剂在乳液体系中引发聚合反应,使分散相中的单体分子逐渐聚合成高分子聚合物。
乳液聚合的条件通常包括温度、引发剂浓度、单体浓度等。
乳液聚合的过程是一个复杂的动力学过程,需要根据具体的体系和需求进行调控。
二、常见的乳液聚合技术1. 乳化法:乳化法是一种常见的乳液聚合技术,通过添加乳化剂将两种或多种不相溶的物质乳化并形成乳液体系。
在乳液中,通过引发剂的作用,实现聚合反应并形成高分子乳液聚合物。
2. 反相乳液聚合法:反相乳液聚合法是在水相中形成有机物乳化液滴,并通过引发剂引发聚合反应。
这种方法具有较高的聚合效率和反应速度,并且可以在水相中实现水净化,具有很大的应用潜力。
3. 辅助乳化剂法:辅助乳化剂法是一种通过添加辅助乳化剂改善乳液稳定性的方法。
辅助乳化剂可以降低乳液表面张力,提高乳液的悬浮稳定性,从而提高乳液聚合的效果。
三、乳液聚合的应用领域1. 涂料和胶粘剂:乳液聚合技术广泛应用于涂料和胶粘剂的生产中。
乳液聚合涂料具有优良的附着力、耐候性和光泽度,可以在各种基材上形成均匀、光滑的涂层。
乳液聚合胶粘剂具有良好的粘接性能和耐久性,可用于粘接各种材料。
2. 纺织品:乳液聚合技术在纺织品行业中用于纤维表面的改性和功能化。
通过将乳液聚合物涂覆在纤维表面,可以增加纤维的防水性、抗菌性、耐腐蚀性等性能,提高纤维的附着力和耐久性。
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。
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。
乳液聚合技术本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March乳液聚合新技术的研究进展摘要:乳液聚合方法具有广泛的应用范围,近期几年备受关注。
本文首先介绍了乳液聚合的基本情况,并着重介绍了一些新的乳液聚合方法和研究成果。
关键词:乳液聚合;进展前言:乳液聚合技术的开发始于本世纪20年代末期,当时就已有和目前生产配方类似的乳液聚合的专利出现。
30年代初,乳液聚合已见于工业生产。
随着时问的推移,乳液聚合过程对商品聚合物的生产具有越来越大的重要性,在许多聚合物如合成橡胶、合成树脂涂料、粘合剂、絮凝剂、抗冲击共聚物等的生产中,乳液聚合已经成为主要的生产方法之一,每年通过该方法制作的聚合物数以千万吨计。
【1】1.乳液聚合基本情况1.1乳液聚合定义生产聚合物的方法有四种:本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合。
乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制成的乳状液中进行的聚合,体系主要由单体、介质(水)、乳化剂及溶于介质(水)的引发剂四种基本组分组成。
目前的工业生产中,乳液聚合几乎都是自由基加成聚合,所用的单体几乎都是烯烃及其衍生物,所用的介质大多是水,故有人认为乳液聚合是指在水乳液中按照胶柬机理形成比较独立的乳胶粒中,进行烯烃单体自由基加成聚合来生产高聚物的一种技术。
但随着聚合理论的逐步完善,对乳液聚合比较完整的定义应该为:乳液聚合是在水或其他液体作介质的乳液中,按照胶束理论或低聚合物机理生成彼此孤立的乳胶粒,并在其中进行自由基加成聚合或离子加成聚合来生产高聚物的一种聚合方法。
乳液聚合体系至少由单体、引发剂、乳化剂和水四个组分构成,一般水与单体的配比(质量)为70/30~40/60,乳化剂为单体的 0.2%~0.5%,引发剂为单体的0.1%~0.3%;工业配方中常另加缓冲剂、分子量调节剂和表面张力调节剂等。
所得产物为胶乳,可直接用以处理织物或作涂料和胶粘剂,也可把胶乳破坏,经洗涤、干燥得粉状或针状聚合物。