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苯丙乳液合成反应条件优化冯雪峰;李西营;陈蔚萍;张普玉;毛立群【摘要】以苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等为单体,采用乳液聚合制备了苯丙乳液,研究了合成温度、引发剂用量、乳化剂用量、功能性单体丙烯酸用量等反应条件对苯丙乳液性能的影响,并探讨了丙烯酸单体对乳液耐酸碱稳定性的影响,确定了合成反应条件.结果表明,随着合成温度的提高,混合单体的转化率迅速增加,78℃时转化率最大(达到97.1％),而后随温度继续提高基本保持不变.混合单体转化率随过硫酸钾引发剂用量的增加呈现先增加后逐渐降低的趋势,当过硫酸钾与混合单体质量比为0.010时转化率最大,此时单体转化完全.此外,随着乳化剂用量增加,乳液的外观、钙离子稳定性、凝胶等性能都有所提高,但吸水率也相应增加.最佳合成反应条件为:合成温度为78℃,混合单体组成为15 g苯乙烯、2 g丙烯酸、18 g丙烯酸丁酯、8 g甲基丙烯酸甲酯,引发剂和乳化剂与单体质量比分别为0.010和0.035.得到的苯丙乳液在酸性条件下具有良好的稳定性.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2014(025)002【总页数】6页(P181-186)【关键词】苯丙乳液;乳液聚合;合成;反应条件【作者】冯雪峰;李西营;陈蔚萍;张普玉;毛立群【作者单位】河南大学化学化工学院,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南开封475004【正文语种】中文【中图分类】TQ633水性涂料中常见的成膜物质有纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、丁苯乳液、乙丙乳液等［1－4］，其中苯丙乳液因具有无毒、无味、耐水、抗老化、耐碱、抗污、耐擦洗和低廉的生产成本等优异特性而被广泛用于水性涂料.水性涂料成膜物质的结构与性能对涂料和涂膜的影响很大，它能连续地铺展和附着于基底表面，屏蔽介质对基材的腐蚀.目前国内开发的苯丙乳液大多存在涂料强度低、耐水性不好、成膜温度较高等缺点，不能很好的满足水性涂料对成膜物质的要求［5］.本文旨在研究合成条件，如温度、引发剂用量、乳化剂加入量、功能单体丙烯酸加入量等因素对苯丙乳液合成反应及其性能的影响，为其性能改进提供依据.苯乙烯（ST）、丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸（AA）、过硫酸钾（KPS）、十二烷基硫酸钠（SDS）、碳酸氢钠（缓冲剂）、无水氯化钙、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚（OP－10）、氨水，所有试剂均为分析纯，使用之前没有进一步提纯；实验用水为一次蒸馏水.超声波发生器；电鼓风干燥箱；激光粒径及Zeta电位分析仪（ZS90型，英国马尔文Zetasizer Nano）；傅立叶变换红外光谱仪（AVATAR360型，美国尼高力公司）；集热式恒温加热磁力搅拌器；玻璃仪器气流烘干器；分析电子天平.苯丙乳液的制备过程主要分为三个阶段：预乳化阶段、种子制备阶段和主反应阶段.1.2.1 预乳化阶段乳化剂为OP－10与SDS的混合物，两者的质量比为2∶1.将一定量的乳化剂（乳化剂与混合单体质量比（w）依次为0.009，0.017 9，0.026 9，0.035，0.044）与30g（1.67mol）蒸馏水加入250mL三口烧瓶中，在1 080r／min转速下搅拌使之混合均匀；量取43g混合单体，其组成为16g苯乙烯、1g丙烯酸、18g丙烯酸丁酯和8g甲基丙烯酸甲酯，其中丙烯酸作为功能性单体仅在考察其用量时改变用量（丙烯酸与单体质量比u＝0.01，0.03，0.05，0.07，0.09）；将单体混合均匀后转入恒压滴液漏斗中，缓慢滴加入乳化剂的水溶液中，滴加完成后继续搅拌15min得到乳白色的预乳液，静置待用.1.2.2 种子制备阶段分别量取17g预乳液，20g（1.11mol）蒸馏水，0.275g引发剂（KPS）和0.200g缓冲剂（碳酸氢钠）加入250mL三口烧瓶中；将三口烧瓶放入水浴中，使水浴温度升温至78℃（升温速率为1～2℃／min），达到设定温度后恒温15min得到种子溶液.1.2.3 主反应阶段将一定量的引发剂（引发剂与单体质量比（v）依次为0.004，0.006，0.008，0.010）和56g预乳液加入恒压滴液漏斗中，混合均匀；逐滴加入上述种子溶液中（滴加速度为1d／s，溶液温度为78℃），滴加完全后升温至85℃继续反应1h；使反应溶液冷却至室温，加入氨水调节pH至7～8，得到苯丙乳液.苯丙乳液的固含量（%）根据国标GB／T 11175－2002进行测试，单体转化率由下式进行计算：1.3.1 结构分析采用AVATAR360型傅立叶变换红外光谱仪测定苯丙乳液的红外吸收光谱，KBr压片；采用ZS90型激光粒径及Zeta电位分析仪测定苯丙乳液的粒径及粒径分布，测试在25℃下进行.1.3.2 性能测试苯丙乳液的外观、pH值、储存稳定性、冻融稳定性、稀释稳定性、机械稳定性、乳液成膜性等性能均参照国标GB／T 11175－2002进行测试；苯丙乳液涂膜耐水性参照国标GB／T 1733－93进行测试.保持原料配比不变（43g混合单体、1.5g乳化剂、0.2g缓冲剂、0.45g引发剂、50g蒸馏水），在种子制备阶段分别选取70、75、78、和81℃温度条件制备种子溶液.图1是不同温度下单体转化率曲线，可以看出，温度为70、75℃时，单体的转化率较低，合成出来的苯丙乳液仍然存在单体的气味；当温度达到78℃时，转化率达到97.1%，熟化保温后几乎没有单体的味道，代之以乳香；温度继续升高到81℃时，转化率为96.03%，但是反应结束后，三口烧瓶底部有沉渣出现.在较低的温度下（70～75℃），乳液成核困难，生成的晶核数量不足，直接影响到后续的晶核生长.此外，温度较低，热分解释氧反应速率太慢，也不利于晶核的形成；反之，温度过高（＞81℃），聚合过程加剧，晶核生长速度加快，生成的晶粒过大.采用热分解型过硫酸钾作为引发剂制备苯丙乳液.在78℃，43g混合单体，乳化剂与混合单体质量比w＝0.035的条件下，改变引发剂用量进行乳液制备，考察了引发剂用量对单体转化率的影响（见图2）.从图2中可以看出，当v＝0.004～0.010时，单体的转化率随引发剂用量的增加而增加，合成出来的苯丙乳液还存在单体的味道；当v＞0.010时，单体的转化率缓慢减少，单体味道消失，乳液有股淡淡的乳香味.引发剂的加入量过少，单体的转化率偏低；而加入量过多，在反应初期会形成较多的自由基，粒子间碰撞次数增加，最终导致粒径增大，转化率增大［6－8］.图3是在不同引发剂用量下合成的苯丙乳液的红外谱图.当引发剂的加入量较低（v ＜0.010）时，在1 636cm－1处尚有C＝C双键的吸收峰存在，说明单体未全部参与聚合反应；而当v＝0.010时，在1 636 cm－1处C＝C双键的吸收峰几乎完全消失，说明单体基本上参与了聚合反应.在78℃，43g混合单体和v＝0.010的条件下，改变乳化剂用量w进行乳液制备，考察乳化剂用量对乳液性能的影响，如乳液的外观、成膜性、Ca2＋稳定性、凝聚情况、吸水率、耐水时间（见表1）、以及乳液的粒径大小（见图4）.从表1中可以看出，当乳化剂用量较低（w＜0.018）时，苯丙乳液的吸水率相对较低，但乳液外观、涂膜外观比较差，这是因为乳化剂较少，胶粒易聚合，产生凝胶，影响了乳液外观；随着乳化剂加入量的增加（w＞0.026），苯丙乳液的各项性能均得到改善.这是因为乳化剂增加，胶粒数增多，避免了合成过程中凝胶、破乳的发生，从而使乳液稳定性增加；但是随着乳化剂用量的增大，吸水率明显增大，这可归因于复合乳化剂的亲水性.从图4中可知，w＝0.017时，苯丙乳液的粒径较大，超过1 000nm；当w＝0.026时，苯丙乳液的平均粒径为136nm；当w＝0.035时，苯丙乳液的平均粒径为130nm；当w＝0.044时，苯丙乳液的粒径主要分布在13～110nm，平均粒径为82nm.在乳化剂用量比较少时，乳液的粒径较大；但随着乳化剂用量的增加苯丙乳液粒径逐渐减小，这是因为乳化剂用量增加，体系中胶束粒子变多，反应速率加快，乳液粒径变小.w＝0.035时，乳液的平均粒径较小.结合表1乳液的各项性能测试结果，乳化剂的最佳用量为w＝0.035.苯丙乳液在酸性环境以及金属离子的存在下不稳定，易出现凝胶［9］，因此往往在合成苯丙乳液时加入一些功能性单体引起乳液交联，形成网状结构，提高苯丙乳液的稳定性.丙烯酸带有亲水基—COOH，既可溶于水相又可溶于油相，可以抑制凝胶的产生，增加乳胶粒的溶剂化作用，从而使苯丙乳液具有较好的电解质稳定性能［12］.同时，功能性单体丙烯酸的加入还能改善乳液性能，如涂膜耐水性、涂膜耐擦洗性等［13－14］.因此，选用丙烯酸作为功能单体来增强苯丙乳液的稳定性能，并且考察丙烯酸用量对合成的乳液耐水性能的影响（见表2）.从表2可以看出，加入功能性单体丙烯酸后，苯丙乳液的耐酸碱pH范围增大，尤其是当丙烯酸用量与单体质量比值u＝0.03时，苯丙乳液显示出较好的耐酸碱性，可以在pH＝5～14的范围内保持稳定，不产生凝胶，这是因为AA中有极性基团羧基，引入乳液后在胶粒表面形成包裹，减少了粒子间的团聚，抑制了凝胶的发生，从而提高了苯丙乳液的耐酸碱性能.从表2还可以看出，随着丙烯酸加入量的增加，苯丙乳液涂膜后的吸水率增加，这是因为AA中的羧基是亲水性基团，用量过大会影响涂膜的耐水性.因为合成的苯丙乳液要用到酸性介质中，对苯丙乳液的耐酸稳定性要求较高，因此确定其最佳用量u为0.03～0.05.根据实验数据得到本实验制备苯丙乳液的最佳配比，具体配比如表3：以苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸为单体合成了能在酸性条件下使用的苯丙乳液，主要研究结论如下：（1）影响单体转化率的主要因素有反应温度、引发剂和乳化剂用量，转化率随三种因素的增加均呈现先增后降的变化趋势，由此确定乳液聚合的最佳反应条件为：温度为78℃，43g混合单体，v＝0.010，w＝0.035；（2）丙烯酸作为功能单体对苯丙乳液的耐酸碱稳定性有着显著的影响，适当提高其用量（u＝0.03～0.05）可以增进乳液的交联度，并对生成的乳液粒子进行表面修饰，抑制其团聚，提高乳液在酸性条件下的稳定性；（3）根据测试结果，最佳的乳液合成的原料质量配比为：15.8%苯乙烯、18.9%丙烯酸丁酯、8.4%甲基丙烯酸甲酯、2.1%丙烯酸、0.5%过硫酸钾、0.2%碳酸氢钠、52.5%蒸馏水、1.6%乳化剂.【相关文献】［1］ZOU 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苯丙乳液主要存在的问题: 最低成膜温度(MFT)偏高; 成膜性能欠佳乳液流变性特别是粘度不能有效地加以调节耐水性差易泡性3.4 结论采用核壳聚合方式,可以根据实际需要对乳胶粒进行设计,在相同的单体种类和用量情况下,改变预乳液A,B中单体的分配,控制滴加速率,可以制备出热稳定性高,成膜性好,力学性能优异的具备两个玻璃化转变温度的苯丙聚合物.通过选择合适的乳化剂,可以有效的控制乳液的粘度和聚合稳定性,使用阴离子乳化剂会提高聚合物的玻璃化转变温度.使用反应型乳化剂可以提高聚合物膜的耐水性和降低其起泡性,制备出力学性能优异的苯丙乳液.液聚合优点:1)乳液聚合速率较快,聚合反应可在较低的温度下进行,并能同时获得高分子量.2)以水作介质,比热大,体系粘度小,而且不变,有利于散热,搅拌和连续操作.3)乳液产品(称胶乳)可以作为涂料,粘合剂和表面处理剂直接应用,而无环境污染等问题.4. 乳液聚合缺点:1)聚合物以固体使用时,需要加破乳剂,如食盐,盐酸或硫酸等,会产生大量废水.而且要洗涤,脱水,干燥,工序多,生产成本比悬浮聚合高.2)产物中杂质含量较高.产品中留有的乳化剂等,难以完全除尽.,乳胶漆和基础漆的质量控制在生产过程中,对乳胶漆的半成品进行检验.经检验合格后才能转序,这里所说的半成品,包括浆料(未加乳液),基础漆和白乳胶漆.1分散细度在打浆阶段完成后,乳液加入之前,要对分散细度进行检验,以确定是否达到分散要求.2,pH值与乳胶漆稳定性,增稠效果,防腐和消泡有关系,应控制在一定范围内.3,固含量在相同湿膜条件下,固含量较高的涂料能得到较厚的干膜厚度.在相同涂膜质量时,较厚的涂膜使用寿命一般较长.4,粘度在特定的生产工艺中,粘度可以反映乳胶漆的贮存稳定性和施工性,还能检查计量情况和原材料的波动,生产企业通常检验并控制该指标.5,密度密度虽不是乳胶漆的质量指标,测试它也能反应批和批之间的稳定性.6,细度与分散细度有别,是加乳液后制得的白乳胶漆和基础漆的细度.7,出厂检验项目包括容器中状态,施工性,干燥时间,涂膜外观和对比率,按标准进行.(一)乳液选择常用乳液:纯丙乳液,苯丙乳液,醋丙乳液,醋叔乳液,硅丙乳液聚醋酸乙烯酯乳液(白乳胶)性能比较:抗紫外线纯丙> 苯丙> 醋叔> 醋丙> 白乳胶性能比较:耐碱性纯丙≈ 苯丙> 醋叔> 醋丙> 白乳胶性能比较:耐水性苯丙> 纯丙> 醋叔> 醋丙> 白乳胶性能比较:抗风化性纯丙≈ 苯丙> 醋叔> 醋丙> 白乳胶性能比较:成本纯丙> 苯丙> 醋叔> 醋丙> 白乳胶性能比较:耐粘污性纯丙> 苯丙> 醋叔> 白乳胶> 醋丙性能比较:颜色稳定性纯丙> 醋叔≈ 醋丙> 苯丙> 白乳胶乳液选择内墙乳胶漆苯丙醋丙醋叔EVA 外墙乳胶漆硅丙醋叔苯丙纯丙二)颜料填料选择颜料的作用: 遮盖,妆饰选择要求:高遮盖力;明亮,美丽的颜色;稳定性好;易分散.颜料选择白色:金红石钛白粉红色:氧化铁红黄色:氧化铁黄,钒酸铋,有机黄绿色:酞菁绿蓝色:酞菁蓝,钴蓝黑色:氧化铁黑,炭黑填料的选择依据:价格;乳胶漆的性能要求,填料的细度,吸油量;粘接剂对颜料的粘接力.使用填料的结果降低成本;增加乳胶漆的稠度,防止颜料填料的沉降;影响乳胶漆的流动性,流平性;影响漆膜的光泽;有助于漆膜污染的清除;增加漆膜的抗抛光性;影响漆膜的耐久性,粉化性和抗擦洗性;增加漆膜的整体性和屏蔽性等.(三)助剂选择1,任何助剂,作用有正也有负. 2,任何助剂,其用量均以能解决问题为度,超量使用是花钱买副作用. 3,要十分注意助剂之间的相互作用.(四)水和助溶剂的选择水:避免多价离子,细菌,铁锈等.助溶剂:性能与环保的统一,趋势是丙二醇.三,颜料体积浓度和颜基比颜料体积浓度是指涂膜中颜料和填料的体积占涂膜总体积的分数,以PVC表示.=(Wp/dp+We/de)/(Wp/dp+We/de+Wb/dbPVC=(Vp+Ve)/(Vp+Ve+Vb)临界颜料体积浓度:CPVC,LCPVC乳液聚合物粒子越细,LCPVC越高;乳液聚合物Tg下降,LCPVC升高;成膜温度升高,LCPVC升高对比PVC:PVC/CPVC颜基比指颜料和填料的百分数对固体树脂(在乳胶漆中,指固体乳液聚合物)百分数之比,以P/B表示.如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。
一、引言苯丙乳液是一种重要的聚合物材料，广泛应用于塑料、胶粘剂、涂料等行业。
在苯丙乳液的制备过程中，搅拌速度是一个关键的操作参数，对聚合过程和乳液性质有着重要影响。
本文将探讨搅拌速度对苯丙乳液聚合过程的影响，以期为工程实践提供理论指导和实用建议。
二、搅拌速度对苯丙乳液聚合过程的影响1. 搅拌速度对聚合反应速率的影响苯丙乳液聚合是一种重要的高分子反应过程，搅拌速度对聚合反应速率有着重要影响。
一般来说，随着搅拌速度的增加，聚合反应速率也会增加，因为高速搅拌可以提高反应物的混合程度，加速反应物之间的相互作用，从而促进聚合反应的进行。
但是，当搅拌速度过快时，可能会导致过度的剪切效应，影响聚合物的分子结构和性能。
2. 搅拌速度对乳液稳定性的影响苯丙乳液是一种乳液体系，搅拌速度对乳液的稳定性有着重要影响。
适当的搅拌可以帮助乳液颗粒均匀分布，防止颗粒沉降，提高乳液的稳定性。
然而，过大的搅拌速度可能会造成过度的气泡和乳化剪切，影响乳液的质量和稳定性。
3. 搅拌速度对产品性能的影响在苯丙乳液聚合过程中，搅拌速度还会对最终产品的性能产生影响。
适当的搅拌可以促进反应物的均匀混合，提高聚合物的分子质量和分布，从而影响产品的性能；而过大或过小的搅拌速度可能会导致产品的质量不稳定，影响产品的性能。
三、搅拌速度的优化1. 结合实际工艺条件，选择适当的搅拌设备和工艺参数。
2. 在实际操作中，根据反应物性质和产品要求，合理调节搅拌速度，避免过大或过小的速度对聚合过程和乳液性质产生不良影响。
3. 结合实验数据和模拟计算，优化搅拌速度和搅拌时间，提高聚合反应效率和乳液稳定性。
四、结论搅拌速度是苯丙乳液聚合过程中一个关键的操作参数，对聚合反应速率、乳液稳定性和产品性能都有着重要影响。
合理选择和调节搅拌速度，对提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
然而，目前对搅拌速度对苯丙乳液聚合过程的影响机理和优化方法的研究还比较有限，需要进一步深入研究和实践验证。
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。
苯丙涂料配制技术与施工应用中易出现的问题唐毅章应霖张建强闫文青武汉大学动力与机械学院 ( 湖北武汉 430072)苯丙涂料通常使用的乳液是苯丙乳液 , 苯丙涂料品质的好坏直接和乳液品质、用量、各种助剂、填料及配制技术等因素有关。
同时对在施工中易出现的问题, 分析出主要原因和解决的办法。
1 苯丙乳液的选用苯丙乳液通常为乳白色带蓝光的粘稠液体。
在黑色的底板上涂抹乳胶 , 其蓝光较明显。
其中交联型乳液为浅淡兰色 , 非交联型乳液 ( 如 BC - 01) 有较强蓝光。
蓝光较好的乳液 , 说明聚合时粒径较细 , 品质好。
品质差的乳胶 , 往往呈乳白色无蓝光或者呈绿光 , 有的呈红光。
细度的检验方法 , 可将乳液均匀的涂在玻璃板上观察 , 如有大小不一的粗细粒子 , 说明乳液聚合时就有品质问题 , 不能使用。
耐水性检验方法 , 将乳液均匀的涂在玻璃板上 , 干燥后浸水 24 h, 发现涂膜只是发白 , 干燥后仍能附着在玻璃板上 , 说明耐水性好。
反之 , 涂膜起泡剥落 , 则耐水性差 , 这样的乳液不能用。
用 pH 试纸测试苯丙乳液的 pH 值 5 -6 左右 , 弱酸性便于保存 , 为了用户方便减少泡沫 , 出厂时已加入氨水将 pH 值调至 7-8 。
pH 值过高 , 乳液的粘度大也不便于使用。
不少人认为外观较稠的乳液固含量高 , 其实不然。
因为乳液在加入氨水后会变稠 , 加入各类增稠剂后会变得更稠 , 不能使用或报废。
有的苯丙乳液打开容器盖 , 有酯味太大 , 这样的乳液有效成份少 , 贮存稳定性差 , 会影响研究人员和施工人员的身体健康 , 不宜用。
其它指标也要注意测试。
但人们在购乳液时 , 不可能把所有指标进行测试后再买 , 也不能不检验就买 , 应抓住几项易检验的方法即可。
2 配制技术不可忽视苯丙涂料生产工艺如下 :苯丙乳液不能与颜填料加在一起进行高速分散或砂磨 , 因为乳液与颜填料直接相混 , 乳液中的水分会被颜填料吸收而造成破乳。
苯丙乳液的制备工艺【背景介绍】苯丙乳液是一种重要的合成塑料制品，广泛应用于建筑、涂料、纺织、粘合剂等领域。
其制备工艺对苯丙乳液的质量和性能有着重要影响。
本文将对苯丙乳液的制备工艺进行全面评估，并探讨其深度和广度。
【1. 概述苯丙乳液的制备工艺】1.1. 苯丙乳液的定义与应用苯丙乳液是由丙烯酸甲酯和苯乙烯等单体通过乳化剂乳化而成的胶体分散体系。
它具有优良的透明性、弹性和耐久性，并广泛用于涂料、纺织等工业中。
1.2. 制备工艺的重要性苯丙乳液制备工艺对其品质和性能具有重要影响。
合理的制备工艺能够提高苯丙乳液的稳定性、粒径分布以及流变性能，提高其应用的可行性和经济性。
【2. 苯丙乳液制备工艺的深入评估】2.1. 选择合适的单体苯丙乳液的制备首先要选择合适的单体，通常是丙烯酸甲酯和苯乙烯。
这两种单体的选择将直接影响苯丙乳液的性能和应用领域。
2.2. 乳化剂的选择与作用乳化剂对苯丙乳液的制备起着关键的作用。
它可以使单体快速乳化成胶体分散体系，并稳定分散相的形成。
常用的乳化剂有阴离子型、阳离子型和非离子型等。
根据不同的应用需求，选择合适的乳化剂来满足苯丙乳液的稳定性和性能要求。
2.3. 乳化剂的添加方式与顺序乳化剂的添加方式和顺序对苯丙乳液的制备也具有重要影响。
通常情况下，先将乳化剂与水相混合搅拌，形成乳化剂水溶液，再将单体加入水相中进行乳化反应，最后通过搅拌和加热等方法使乳化反应充分进行。
2.4. 控制反应条件和工艺参数在苯丙乳液制备过程中，需要控制反应条件和工艺参数以获得理想的产品。
反应温度、搅拌速度和反应时间等因素对苯丙乳液的分散性、稳定性和粒径分布有着重要影响。
通过合理调控这些参数，可以得到具有良好性能的苯丙乳液。
2.5. 附加剂的添加与调整根据实际需求，苯丙乳液的制备过程中还可以添加一些附加剂以改变其性能。
可以添加聚丙烯酸酯类增稠剂来改变苯丙乳液的流变性能和粘度；还可以添加颜料、填料等以调整其外观和性能。
苯丙乳液的合成与性能检测实验目的：1卓握乳液聚合的实验方法和乳液聚合特点,2外墙涂料的制备和质量检测3掌握乳液聚合中残余单体的测定方法实验原理：乳液聚合一般是在有乳化剂存在的水体系中进行的聚合反应.在涂料、粘合剂工业中有重要用途.乳液聚合大体分为三个阶段：第一阶段一一聚合物微粒生成期反应体系中的水溶性引发剂分子受热分解生成自由基, 自由基扩散入单体増溶胶束时，在胶束内引发单体分子进行聚合反应，而消耗的单体不断由单体液滴经过水相扩散进入胶体进行补充，使聚合链不断增长.第二阶段一一恒速期聚介物微粒数目保持恒定，而单体继续由单体液滴进入微粒之中进行补充，聚合反应恒速进行.第三阶段一一降速期此阶段中聚合物微粒不断增人的数目未增加到单体转化率达到60〜70%时，单体液滴全部消失剩余的单体存在于聚合物微粒之中，为聚合物所吸附或溶胀，聚合物反应速度开始逐渐下降仪器安装:图-1实验装置图实验仪器和试剂：表一实验仪器1 三颈瓶500ml1个 2 搅拌电机及搅拌器1台 3 Y 型管1支 4 滴液漏斗2个5 水银温度计OTOOC1支 6 水浴锅1个8 烧杯 3x100*1 1X 250B 1 1X 50JI 1若干9 量筒50ml 和 10B 12个10玻棒、滴管各一个 11移液管25M 11支单体表二试剂与配方名称代号 理论用量(g)实际用量单体丙烯酸丁酚 BA 50 56ml 苯乙烯 ST 30 33ml甲基丙烯酸甲酯MMA 8 8. 5ml丙烯酸AA2 2ml 引发剂过硫酸钾 0.5 0. 50g无离子水30 30ml 缓冲剂碳酸氢钠0.3 0. 30g无离子水10 10ml 乳化剂MS-14 4. 08g 0P~1043.97g无离子水100100ml实验操作流程图:乳化剂和100ml 水40°C 乳化 25mim快速搅拌加缓冲剂2ml 引发剂8ml升温至80°C 反应至出现兰 相地►升温至•C ―► 15min84 —86°C加入预乳化液80min 滴完升温至90C 加入余下的引发 剂和缓冲剂i 保温2h降温至4(TC用氨水调节PH 至7.5左右出料 每隔20min 补加 引发剂4ml 缓冲剂2ml 操作与数据记录:表三实验记录阶段 时间操作乳液聚合8： 37 称单体、乳化剂、去离子水（贴标签）9:17 加入单体、乳化剂和去离子水9:19 开始搅拌，混液呈乳白色9:30 内温达到40V,外温42.5-C,此时停止升温恒定时为4199:55此时体系完成乳化25min,用25ml 移液管分四次共 取出100ml 乳化液至于滴液漏斗中10:01继续升温至50C ,随后量取2ml 缓冲液8ml 引发剂10:09升温至50°C,夕、温52C,加入最好的液剂10:30升温至8CTC 、外温83C,检査有无兰相 10:37升温至8VC,外温84°C10:45 出现兰相，此时外温85C,内温83C11： 00 已恒温15min11:02升温至86°C 、内温82°C11:07内温达到86°C 、外温86°C11:10缓慢加入备用乳液，引发剂1ml.缓冲剂2ml,此时外温86. 5'C, 内温86*C11:30 加入引发剂4ml 、缓冲剂2nd11:50加入引发剂4ml 、缓冲剂2ml,此时外温87°C 、内温86°C12:10加入引发剂4ml 、缓冲剂2nd12:22备用乳液滴完12： 30加入余下的引发剂和缓冲剂，开始升温。
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。
苯丙乳液主要存在的问题(共2页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--苯丙乳液主要存在的问题: 最低成膜温度(MFT)偏高; 成膜性能欠佳乳液流变性特别是粘度不能有效地加以调节耐水性差易泡性结论采用核壳聚合方式,可以根据实际需要对乳胶粒进行设计,在相同的单体种类和用量情况下,改变预乳液A,B中单体的分配,控制滴加速率,可以制备出热稳定性高,成膜性好,力学性能优异的具备两个玻璃化转变温度的苯丙聚合物.通过选择合适的乳化剂,可以有效的控制乳液的粘度和聚合稳定性,使用阴离子乳化剂会提高聚合物的玻璃化转变温度.使用反应型乳化剂可以提高聚合物膜的耐水性和降低其起泡性,制备出力学性能优异的苯丙乳液.液聚合优点:1)乳液聚合速率较快,聚合反应可在较低的温度下进行,并能同时获得高分子量.2)以水作介质,比热大,体系粘度小,而且不变,有利于散热,搅拌和连续操作.3)乳液产品(称胶乳)可以作为涂料,粘合剂和表面处理剂直接应用,而无环境污染等问题.4. 乳液聚合缺点:1)聚合物以固体使用时,需要加破乳剂,如食盐,盐酸或硫酸等,会产生大量废水.而且要洗涤,脱水,干燥,工序多,生产成本比悬浮聚合高.2)产物中杂质含量较高.产品中留有的乳化剂等,难以完全除尽.,乳胶漆和基础漆的质量控制在生产过程中,对乳胶漆的半成品进行检验.经检验合格后才能转序,这里所说的半成品,包括浆料(未加乳液),基础漆和白乳胶漆.1分散细度在打浆阶段完成后,乳液加入之前,要对分散细度进行检验,以确定是否达到分散要求.2,pH值与乳胶漆稳定性,增稠效果,防腐和消泡有关系,应控制在一定范围内. 3,固含量在相同湿膜条件下,固含量较高的涂料能得到较厚的干膜厚度.在相同涂膜质量时,较厚的涂膜使用寿命一般较长.4,粘度在特定的生产工艺中,粘度可以反映乳胶漆的贮存稳定性和施工性,还能检查计量情况和原材料的波动,生产企业通常检验并控制该指标.5,密度密度虽不是乳胶漆的质量指标,测试它也能反应批和批之间的稳定性. 6,细度与分散细度有别,是加乳液后制得的白乳胶漆和基础漆的细度.7,出厂检验项目包括容器中状态,施工性,干燥时间,涂膜外观和对比率,按标准进行.(一)乳液选择常用乳液:纯丙乳液,苯丙乳液,醋丙乳液,醋叔乳液,硅丙乳液聚醋酸乙烯酯乳液(白乳胶)性能比较:抗紫外线纯丙 > 苯丙 > 醋叔 > 醋丙 > 白乳胶性能比较:耐碱性纯丙≈ 苯丙 > 醋叔 > 醋丙 > 白乳胶性能比较:耐水性苯丙 > 纯丙 > 醋叔 > 醋丙 > 白乳胶性能比较:抗风化性纯丙≈ 苯丙 > 醋叔 > 醋丙 > 白乳胶性能比较:成本纯丙 > 苯丙 > 醋叔 > 醋丙 > 白乳胶性能比较:耐粘污性纯丙 > 苯丙 > 醋叔 > 白乳胶 > 醋丙性能比较:颜色稳定性纯丙 > 醋叔≈ 醋丙 > 苯丙 > 白乳胶乳液选择内墙乳胶漆苯丙醋丙醋叔EVA 外墙乳胶漆硅丙醋叔苯丙纯丙二)颜料填料选择颜料的作用: 遮盖,妆饰选择要求:高遮盖力;明亮,美丽的颜色;稳定性好;易分散.颜料选择白色:金红石钛白粉红色:氧化铁红黄色:氧化铁黄,钒酸铋,有机黄绿色:酞菁绿蓝色:酞菁蓝,钴蓝黑色:氧化铁黑,炭黑填料的选择依据:价格;乳胶漆的性能要求,填料的细度,吸油量;粘接剂对颜料的粘接力.使用填料的结果降低成本;增加乳胶漆的稠度,防止颜料填料的沉降;影响乳胶漆的流动性,流平性;影响漆膜的光泽;有助于漆膜污染的清除;增加漆膜的抗抛光性;影响漆膜的耐久性,粉化性和抗擦洗性;增加漆膜的整体性和屏蔽性等. (三)助剂选择1,任何助剂,作用有正也有负. 2,任何助剂,其用量均以能解决问题为度,超量使用是花钱买副作用. 3,要十分注意助剂之间的相互作用. (四)水和助溶剂的选择水:避免多价离子,细菌,铁锈等.助溶剂:性能与环保的统一,趋势是丙二醇.三,颜料体积浓度和颜基比颜料体积浓度是指涂膜中颜料和填料的体积占涂膜总体积的分数,以PVC表示.=(Wp/dp+We/de)/(Wp/dp+We/de+Wb/dbPVC=(Vp+Ve)/(Vp+Ve+Vb)临界颜料体积浓度:CPVC,LCPVC乳液聚合物粒子越细,LCPVC越高;乳液聚合物Tg 下降,LCPVC升高;成膜温度升高,LCPVC升高对比PVC:PVC/CPVC颜基比指颜料和填料的百分数对固体树脂(在乳胶漆中,指固体乳液聚合物)百分数之比,以P/B表示.。
