段练 内墙涂料用丙苯乳液的生产工艺3
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苯丙乳液聚合工艺流程苯丙乳液是一种重要的合成树脂,具有优良的抗风化性能、耐热性能和耐候性能。
下面将介绍一种苯丙乳液的聚合工艺流程。
1. 原料准备:将丙烯酸丁酯、苯乙烯和一定量的水、表面活性剂和稳定剂等原料准备好。
其中,丙烯酸丁酯是主要的单体,可以提供苯丙乳液的耐候性能。
苯乙烯是共聚单体,可以提供苯丙乳液的强度和硬度。
2. 反应釜调配:将一定量的水倒入反应釜中,并加热至60-70摄氏度。
同时,加入适量的表面活性剂和稳定剂,使得反应液形成一个稳定的乳液。
3. 单体加入:将预先准备好的丙烯酸丁酯和苯乙烯逐渐加入到反应釜中,保持反应液的温度在60-70摄氏度,并不断搅拌。
4. 聚合反应:通过加入引发剂,触发聚合反应。
聚合反应是一个自由基聚合反应,丙烯酸丁酯和苯乙烯中的双键将逐渐开环,形成高分子链。
5. 控制反应温度:在聚合反应过程中,需要控制反应液的温度在60-70摄氏度范围内。
过高的温度会导致聚合反应速度过快,产生大量的副产物;而过低的温度则会导致聚合反应速度过慢,影响产量和品质。
6. 过滤和除去杂质:聚合反应结束后,需要通过过滤的方式去除反应中产生的杂质,以提高苯丙乳液的纯度和透明度。
7. 乳液稳定处理:将过滤后的苯丙乳液进行稳定处理,添加一定量的稳定剂和抗氧剂,以增加其长期贮存稳定性。
8. 包装和储存:将稳定处理后的苯丙乳液装入适当的容器中,进行封装和储存。
在储存过程中,需要避免阳光直射和高温环境,以保持苯丙乳液的品质。
以上就是苯丙乳液聚合工艺流程的简要介绍。
通过合理的工艺控制,可以获得高质量的苯丙乳液,广泛应用于涂料、粘合剂、塑料等行业中。
苯丙乳液的生产工艺设计引言苯丙乳液是一种常用的胶粘剂,广泛应用于各个领域,如建筑、家具、纺织等。
本文将介绍苯丙乳液的生产工艺设计,包括原料准备、工艺流程、设备选择等内容。
原料准备苯丙乳液的主要原料包括苯丙烯乳液、增稠剂、乳化剂、稳定剂等。
其中,苯丙烯乳液是最主要的成分,占总配方的70%以上。
其他辅助剂的种类、比例和选择根据实际需要进行确定。
工艺流程苯丙乳液的生产工艺流程可以分为以下几个步骤:1.原料配制:根据配方要求将苯丙烯乳液、增稠剂、乳化剂、稳定剂等按照一定的比例进行配制。
注意,增稠剂应提前通过稀释处理,以免造成后续工艺的困难。
2.混合搅拌:将配制好的原料加入混合搅拌罐中,通过搅拌设备进行均匀搅拌。
搅拌时间一般为30-60分钟,直到混合物达到均匀的状态。
3.真空除泡:将搅拌好的混合物放入真空除泡设备中进行除泡处理。
通过负压作用,将混合物中的气泡排除,以确保产品质量。
4.调整粘度:根据产品要求,通过加入适量的调节剂,调整苯丙乳液的粘度,以满足后续工艺的要求。
注意,调整剂的加入应在搅拌过程中逐渐进行。
5.过滤净化:将调整后的苯丙乳液进行过滤净化处理,以去除杂质和固体颗粒物。
过滤器的选型应根据产品的特性和要求进行选择。
6.包装储存:将过滤净化后的苯丙乳液进行包装,采用适当的包装材料进行密封和储存,以保持产品的质量和保存期限。
设备选择在苯丙乳液的生产过程中,需要选择适用的设备以支持工艺流程的顺利进行。
以下是常用的设备类型和选择要点:1.混合搅拌罐:应选择耐腐蚀、耐高温的不锈钢搅拌罐,容量根据生产规模和工艺流程确定。
2.真空除泡设备:能够提供足够的真空度和处理能力,以满足除泡要求。
3.过滤器:根据生产规模和产品要求选择合适的过滤器,如离心过滤器、板框过滤器等。
4.包装设备:根据生产规模和包装要求选择适当的灌装、封口和包装设备。
安全措施在苯丙乳液的生产过程中,应注意以下安全措施:1.工人应戴好防护用具,如手套、口罩和防护眼镜,以避免接触到有害物质。
苯-丙乳液的合成及涂料的制备实验目的1.通过本实验掌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。
实验原理乳液聚合一般是在有乳化剂存在下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。
乳掖聚合大体分为三个阶段:第一阶段——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成自由基。
由于反应体系中胶束微粒的数目,包括单体增溶的胶束。
仅为单体液滴数目的一百万倍左右,而且比表面积非常大,所以引发剂自由基立即被胶束所吸附而进入胶束之内。
当自由基扩散入单体增溶胶束时,在胶束内引发单体分子进行聚合反应,而消耗的单体不断有单体液滴经过水相扩散进入胶体进行补充。
是聚合链不断增长,而胶束则为生成的聚合物所膨胀,形成了单体溶胀的聚合物活性粒子,继续进行反应。
直至第二个自由基扩散进入此胶束时而至链终止。
此时形成了表面吸附了单分子乳化剂层的聚合物胶乳微粒,一部分乳化剂分子则游离出来在水相中形成新的胶束,重复上述过程而不断形成新的聚合物微粒。
随着聚合反应不断进行。
单体液滴逐渐变小,而聚合微粒数目则不断增加。
但单体转化率达到10-20%时,反应体系中的乳化剂分子多以单分子层的形式被吸附于聚合物微粒的表面。
而水相中乳化剂的浓度则下降到临界胶束浓度以下,不在形成新的胶束,因此不在形成新的聚合物微粒。
第二阶段——恒速期。
聚合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——降速期。
此阶段中聚合物微粒不断增大的数目未增加。
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,聚合物所吸附或溶胀,聚合物反应速度开始逐渐下降。
仪器安装配方和仪器表表1 苯-丙乳液配方名称代号理论用量(g)实际用量(g)单体丙烯酸丁酯BA 50 50.0 苯乙烯ST 30 30.0甲基丙烯酸甲酯MMA 8 8.0丙烯酸AA 2 2.0 引发剂过硫酸钾0.5 0.5021 去离子水30 30 缓冲剂碳酸氢钠0.3 0.3009 去离子水10 10 乳化剂MS-1 4 4OP 4 4.02去离子水100 100表2 主要仪器序号名称规格数量1 三颈瓶500ml 1个2 Y型管1支3 搅拌电机及搅拌器1台4 滴液漏斗2个5 水银温度计0-100°C 1支6 综合控制仪 1台7 水浴锅 1个8 烧杯、量筒9 锥形瓶 1个10 称量瓶 1个表3 残余单体含量测定配方名称理论用量实际用量0.05N标准硫化硫酸钠2份2份0.1N溴化钾-溴酸钾溶液10ml 10ml6N盐酸5ml 5ml10%碘化钾溶液10ml 10ml0.4%十二烷基硫酸钠15ml 15ml1%淀粉指示剂1ml 1ml操作流程图实验记录表4 乳液聚合试验记录表5 残余单体含量测定记录测定与计算①机械稳定性测定离心机离心5min 后乳液未分层,均匀,说明产品稳定性良好。
苯丙乳液是一种常用的合成树脂乳液,通常用于涂料、胶粘剂、纺织品等行业。
以下是苯丙乳液的生产工艺设计方案的基本步骤:一、原料准备:1. 苯乙烯(苯丙烯):作为主要原料,提供聚合反应的单体。
2. 乳化剂:用于稳定乳液并促进乳化反应。
3. 防腐剂、缓冲剂等辅助药剂:用于调节pH值、延长乳液的保存期限等。
二、聚合反应:1. 聚合釜装料:将苯乙烯、乳化剂、水等原料按一定比例加入聚合釜中。
2. 加热搅拌:加热至适宜的温度,启动聚合反应,并通过搅拌均匀混合原料。
3. 控制反应条件:控制温度、压力、pH值等反应条件,促进聚合反应的进行。
4. 反应时间:根据反应情况和产品要求确定合适的反应时间。
5. 冷却:结束聚合反应后,降温至适宜的温度。
三、乳化处理:1. 混合乳化:将聚合得到的树脂溶液与适量的乳化剂、水进行混合,形成乳液。
2. 搅拌乳化:通过搅拌设备将混合物进行均匀乳化处理。
3. 过滤:对乳化后的液体进行过滤处理,去除杂质,提高乳液的纯度。
四、精炼处理:1. 调整性能:根据产品性能需求,可添加适量的成膜剂、增塑剂等进行性能调整。
2. 检测质量:对乳液进行质量检验,确保产品符合标准要求。
3. 包装储存:将处理好的苯丙乳液进行包装,并储存于适宜的环境条件下。
五、清洁生产:1. 确保生产设备的清洁和消毒,避免杂质污染。
2. 合理利用资源,减少废弃物排放,实施清洁生产措施。
以上是苯丙乳液的生产工艺设计方案的基本步骤,具体生产工艺还需根据实际情况和产品要求进行调整和优化。
在生产过程中,要注意安全生产,合理控制生产成本,并不断改进工艺流程,提高产品质量和生产效率。
《苯丙乳液合成技术苯丙乳液合成工艺苯丙乳液合成配设计了用于合成丙烯酸树脂乳液的实验配方,并进行了乳液的合成。
在本体系中,软单体丙烯酸丁酯与硬单体苯乙烯的比例为195/165时制出的乳液涂膜性能较好。
功能性单体对乳液的性能提高有很大作用,但其用量对乳液性能也有很大影响。
经实验所得,丙烯酸最佳用量为单体总量的4%。
单纯采用阴离子型或非离子型都可能使聚合反应失稳,应采用阴、非离子乳化剂复配使用,乳化剂的量占单体总量的4%左右时反应较稳定,且MS-1/OP-10的最佳比例为2/1。
过硫酸盐用作丙烯酸酯乳液聚合的引发剂,其用量为单体总量的0.50%时反应稳定.共60页2、纳米无机物\苯丙复合乳液的合成\结构及性能研究应用接枝机理(偶联剂机理),即用有机硅烷偶联剂(乙烯基三乙氧基硅烷)对无机纳米粒子进行表面处理。
硅烷偶联剂的烷氧基团水解后生成-Si(OH)5,与二氧化硅、金属及其氧化物等无机物质的表面产生化学的以及物理的结合,而其中可聚合的有机官能团(碳碳双键)则和有机组分生成化学键。
聚合后,无机相与有机相之间在纳米范围内以化学键的形式紧密结合。
本文还应用另一类无机材料(溶胶)合成复合乳液,以传统的离子交换法制备纳米硅.共65页3、玻璃纤维网格布用耐碱丁苯丙乳液制备通过乳液聚合的方法制备了一种玻璃纤维网格布用耐碱乳液粘结剂.文中讨论了丁苯与丙烯酸酯的比例、丙烯酸酯聚合物的玻璃化温度、极性官能团单体用量、多官能团单体用量、丙烯酸酯单体的滴加速度及交联剂的用量对乳液和乳液涂层性能的影响,此外还观察了乳液粒子的微观结构,检测共聚物的玻璃化温度和乳液粒子的粒径分布,对乳液共聚物做红外光谱分析.得到如下结论:(1)在搅拌下向丁苯乳液里滴加含有丙烯酸酯单体和极性官能团单体的混合物预乳液并进行聚合反应,然后再向聚合物中加入交联剂制得玻璃纤维网格布用耐碱乳液粘结剂,它在网布上形成的涂层强度高、抗腐蚀.共45页4、防腐涂料用苯丙微乳液的合成采用预乳化的半连续种子乳液聚合工艺合成了可用于金属防腐用的苯丙乳液,并针对目前市场上苯丙乳液致密性差、常温成膜时吸水率高且膜的介电常数大等缺点,运用了核壳微乳液聚合技术和粒子设计的思想,对其进行了改性研究,合成了一种交联度较高的具有核壳结构的苯丙乳液。
内墙涂料用丙苯乳液的生产工艺化学与材料科学系高分子材料与工程08150107 段练指导老师:张少华教授摘要:采用半连续预乳化聚合法合成苯丙乳液,研究了乳液聚合过程申聚合温度、聚合反应时间、乳化剂用量及引发剂用量对单体转化率和聚合稳定性的影响,同时探究了不同MMA /St配比对单体转化率、乳液粒径、涂膜吸水率及耐热性的影响,并对共聚物进行了红外和热重分析。
结果表明:当乳化剂用量为2.5%,引发剂0.5%,聚合温度为80℃,反应时间120min,MMA/St配比为6:4时能得到各项性能指标优异的苯丙乳液,合成产品的耐水性和耐热性都较纯丙乳液有明显提高,产品可用做静电植绒粘合剂。
关键词:预乳化聚合法;丙苯乳液;引发剂1.内墙涂料1.1 内墙涂料的概念内墙涂料就是一般装修用的乳胶漆。
乳胶漆即是乳液性涂料,按照基材的不同,分为聚醋酸乙烯乳液和丙烯酸乳液两大类。
乳胶漆以水为稀释剂,是一种施工方便、安全、耐水洗、透气性好的的涂料,它可根据不同的配色方案调配出不同的色泽。
内墙涂料的制作成分中基本上由水、颜料、乳液、填充剂和各种助剂组成,这些原材料是不含什么毒性的。
作为乳胶漆而言,可能含毒的主要是成膜剂中的乙二醇和防霉剂中的有机汞。
1.2 内墙涂料的种类内墙涂料优点是施工简单,有多种色调,宜在其上点缀各种装饰品,装饰效果简洁大方,是应用的最广泛的内墙装饰材料。
居室内墙常用涂料可分为四大类:第一类是低档水溶性涂料,是聚乙烯醇溶解在水中,再在其中加入颜料等其他助剂而成。
为改进其性能和降低成本采取了多种途径,牌号很多,最常见的是106、803涂料。
该类涂料具有价格便宜、无毒、无臭、施工方便等优点。
由于其成膜物是水溶性的,所以用湿布擦洗后总要留下些痕迹,耐久性也不好,易泛黄变色,但其价格便宜,施工也十分方便,目前消耗量仍最大,多为中低档居室或临时居室室内墙装饰选用。
第二类是乳胶漆,它是一种以水为介质,以丙烯酸酯类、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯类聚合物的水溶液为成膜物质,加入多种辅助成分制成,其成膜物是不溶于水的,涂膜的耐水性和耐侯性比第一类大大提高,湿擦洗后不留痕迹,并有平光、高光等不同装饰类型。
苯丙乳液生产工艺
苯丙乳液是一种常见的聚合物乳液,主要用于建筑涂料、纺织助剂、粘合剂等领域。
下面是苯丙乳液的生产工艺的简要介绍:
1. 原料准备:苯丙乳液的主要原料包括苯丙乳液树脂、分散剂、稳定剂等。
首先需要对这些原料进行准备和配比。
2. 分散:将苯丙乳液树脂粉末加入到反应釜中,加入适量的水。
同时加入分散剂和其他助剂,通过搅拌和加热的方式使其分散均匀。
3. 聚合:在反应釜中加入引发剂,开始苯丙乳液的聚合过程。
聚合过程需要控制反应温度、时间和搅拌速度等参数,以确保聚合反应进行顺利。
4. 中和:苯丙乳液的中和是为了调整pH值,以保证乳液的稳
定性。
通常使用氢氧化钠或氢氧化铵等化学品进行中和。
5. 过滤:聚合后的苯丙乳液需要通过过滤来去除杂质和颗粒,得到纯净的乳液液体。
过滤可以使用滤网、过滤纸或其他过滤设备。
6. 包装和贮存:将过滤后的苯丙乳液液体进行包装,通常使用塑料桶或其他密封容器。
包装后的乳液需要储存在干燥、通风的库房中,避免阳光直射和高温。
以上是苯丙乳液的生产工艺的简要介绍,具体的生产流程和操
作方法可能会因不同厂家和产品而有所差异。
在实际生产中,需要严格控制各个环节的参数和质量,以保证苯丙乳液的品质和稳定性。
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1. 原料准备。
苯丙单体。
乳化剂。
分散剂。
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。
内墙涂料用丙苯乳液的生产工艺化学与材料科学系高分子材料与工程08150107 段练指导老师:张少华教授摘要:采用半连续预乳化聚合法合成苯丙乳液,研究了乳液聚合过程申聚合温度、聚合反应时间、乳化剂用量及引发剂用量对单体转化率和聚合稳定性的影响,同时探究了不同MMA /St配比对单体转化率、乳液粒径、涂膜吸水率及耐热性的影响,并对共聚物进行了红外和热重分析。
结果表明:当乳化剂用量为2.5%,引发剂0.5%,聚合温度为80℃,反应时间120min,MMA/St配比为6:4时能得到各项性能指标优异的苯丙乳液,合成产品的耐水性和耐热性都较纯丙乳液有明显提高,产品可用做静电植绒粘合剂。
关键词:预乳化聚合法;丙苯乳液;引发剂1.内墙涂料1.1 内墙涂料的概念内墙涂料就是一般装修用的乳胶漆。
乳胶漆即是乳液性涂料,按照基材的不同,分为聚醋酸乙烯乳液和丙烯酸乳液两大类。
乳胶漆以水为稀释剂,是一种施工方便、安全、耐水洗、透气性好的的涂料,它可根据不同的配色方案调配出不同的色泽。
内墙涂料的制作成分中基本上由水、颜料、乳液、填充剂和各种助剂组成,这些原材料是不含什么毒性的。
作为乳胶漆而言,可能含毒的主要是成膜剂中的乙二醇和防霉剂中的有机汞。
1.2 内墙涂料的种类内墙涂料优点是施工简单,有多种色调,宜在其上点缀各种装饰品,装饰效果简洁大方,是应用的最广泛的内墙装饰材料。
居室内墙常用涂料可分为四大类:第一类是低档水溶性涂料,是聚乙烯醇溶解在水中,再在其中加入颜料等其他助剂而成。
为改进其性能和降低成本采取了多种途径,牌号很多,最常见的是106、803涂料。
该类涂料具有价格便宜、无毒、无臭、施工方便等优点。
由于其成膜物是水溶性的,所以用湿布擦洗后总要留下些痕迹,耐久性也不好,易泛黄变色,但其价格便宜,施工也十分方便,目前消耗量仍最大,多为中低档居室或临时居室室内墙装饰选用。
第二类是乳胶漆,它是一种以水为介质,以丙烯酸酯类、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯类聚合物的水溶液为成膜物质,加入多种辅助成分制成,其成膜物是不溶于水的,涂膜的耐水性和耐侯性比第一类大大提高,湿擦洗后不留痕迹,并有平光、高光等不同装饰类型。
由于目前其色彩较少,装饰效果与106类相似,再加上宣传力度不够,价格又比106类涂料高得多,所以尚未被普遍认识。
其实这两类涂料完全不是一个档次,乳胶漆在国外用得十分普遍,是一种既有前途的内墙装饰涂料。
第三类是目前十分风行的多彩涂料,该涂料的成膜物质是硝基纤维素,以水包油形式分散在水相中,一次喷涂可以形成多种颜色花纹。
第四类,其装饰效果细腻、光洁、淡雅,价格不高,施工工艺繁杂,耐湿擦性差。
第五类,又称液体墙纸,液体壁纸,是目前流行趋势最大的内墙装饰涂料,性能环保,效果多样,色彩任意调制,而且可以任意订制效果,相比于第四类有超强的耐摩擦,抗污性能,而且工艺配合专用模具施工方便,深受消费者和设计师厚爱。
本文献综述中研究主要用到的为第二类内墙涂料—乳胶漆,在这里我们先介绍丙苯乳液的相关知识。
2.丙苯乳液2.1丙苯乳液的概念苯丙乳液,又称为苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液,是一种用苯乙烯(St)改性的丙烯酸酯系共聚乳液,它用苯乙烯部分或全部代替纯丙烯酸酯系乳液中的甲基丙烯酸甲酯(MMA)[1]。
由于纯丙烯酸酯聚合物分子链中含有极性酯基,其耐水性较差,涂膜吸水后易发白。
在一定条件下酯基甚至会发生分解而影响产品性能。
同时,丙烯酸酯聚合物特别是线性聚合物容易高温发粘,耐沾污性下降。
低温变脆,韧性变差[2],即所谓的低脆高粘,且某些丙烯酸酯乳液的耐热性较差,高温下易泛黄。
苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯的均聚物玻璃化转变温度相近,而且两种单体的分子量差不多[3],采用St来替代部分MMA,在共聚物中引入了苯乙烯链段,可有效提高涂膜的耐水性、耐碱性、抗污性和抗粉化性。
同时刚性苯环的引入,抑制了聚合物分子的运动,在一定程度上提高了聚合物的硬度和耐热性。
此外,由于苯乙烯价格便宜,部分代替了纯丙乳液中较贵的甲基丙烯酸甲酯,使价格大为降低[4],性价比高。
以苯乙烯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸为共聚单体,采用半连续预乳化聚合法合成了苯丙乳液。
通过单因素分析确定了较优的苯丙乳液聚合工艺。
着重研究了不同MMA/St配比对单体转化率、乳液粒径、涂膜吸水率及耐热性的影响,得到了各项性能指标优异的苯丙乳液,并对所得的聚合物进行了红外和热重分析。
2.2丙苯乳液的合成方法2.2.1 合成主要原料丙烯酸(AA)、丙烯酸乙酯(EA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、烷基酚聚氧乙烯基醚(OP-lO)、二烷基硫酸钠(SDS),国药集团化学试剂有限公司,以上均为化学纯:羟甲基丙烯酰胺(化学纯),天津化学试剂研究所;丙烯酸羟乙酯(化学纯),上海晶纯试剂有限公司;碳酸氢钠(化学纯),上海虹光化工厂;过硫酸铵(分析纯),上海青析化工科技有限公司;氨水(分析纯),上海波尔化学试剂有限公司。
2.2.2 合成步骤(1)单体的提纯:EA、BA、MMA、St采用5%的NaOH溶液洗涤多次至分液漏斗下层澄清,再经多次蒸馏水水洗以除去阻聚剂;丙烯酸、丙烯酸羟乙酯通过减压蒸馏除去阻聚剂。
(2)单体预乳化:在250ml的四口烧瓶中加入适量去离子水和混合乳化剂,然后依次加入各单体开始高速搅拌乳化。
(3)乳液聚合:单体乳化好后,从体系中倒出部分单体预乳液,剩余预乳液开始搅拌升温,60℃左右开始滴加引发剂,待体系出现蓝色荧光恒温一段时间后开始滴加单体预乳液及引发剂,控制好单体滴加速度,以保持蓝相为宜。
单体滴加完后追加适量引发剂,恒温反应一段时间后开始升温到85℃左右恒温反应,进一步提高单体的转化率。
一段时间后,即可冷却降温。
待温度到室温时加入氨水调pH值。
2.2.3 性能表征(1)转化率测试用吸管吸取1~2g乳液,加到已准备称重的表面皿中,称重,立即滴入5%的对苯二酚水溶液2~3滴,于105℃烘至恒重,转化率按下式计算:Y%=(G l—G o A)×100%/G o B式中:G0-式样重量,gG1-式样干燥后恒重,gA-聚合配方中除单体以外的不挥发物的百分含量,%B-配方中单体的百分含量,%(2)固含量采用称重法测量。
准确称量1~2 g的乳液样品置于已称重的称量瓶中,在烘箱中于100~105℃下烘干至恒重,固含量S按下式计算:固含量(S%), S=(W1/W2)×100式中,W1:烘干后样品恒重(g)W2:样品重(g)(3)粒径和粒径分布采用美国贝克曼库尔特公司的LSl3320激光粒度仪测试,粒径测试范围为0.04 μm~2000 μm。
(4)涂膜吸水率将乳液小心地涂在干净的的玻璃板上,使其均匀平铺,干燥成膜后称重,观察膜的透明性及柔软性,再将涂膜置于水中浸泡48小时,取出迅速用滤纸吸去胶膜表面的水分后称重,计算膜的吸水率。
吸水率,%=(浸泡后胶膜重-浸泡前胶膜干重)/浸泡前胶膜干重×100%(5)红外测试聚合乳液经多步提纯后烘干于傅立叶变换红外光谱仪上测试。
(6)热重分析采用TG 209F1热重分析仪测定聚合乳液的耐热性。
2.3 结果与讨论(这是论文的语气)2.3.1 聚合物红外分析通过半连续预乳化聚合法合成的苯丙乳液红外图谱见图1。
图1苯丙乳液的红外图谱由图1可见,在2960cm-1和2872cm-1处的-CH3和-CH2 –的C-H伸缩振动吸收峰,1730cm-1处的羰基C=O伸缩振动,1249cm-1和1160cm-1处甲基丙烯酸甲酯基中的C-0-C对称伸缩振动吸收峰,1450cm-1处丙烯酸中的COO-的振动吸收峰,与丙烯酸酯共聚物的谱图相符,此外1531 cm-1为NH—C=O酰胺Ⅱ的N-H变形振动峰,758cm-1可以判断出结构中有单取代苯环存在,699cm-1是苯环中的C-H面外弯曲的特征峰,谱图中1600~1680cm-1处未出现烯键的特征吸收峰,说明St、BA、EA、AA、MMA 等单体都参与了共聚。
2.3.2 乳化剂对乳液性能的影响在乳液聚合中,乳化剂起着非常重要的作用,主要表现为聚合前分散增溶单体,形成较稳定的单体乳化粒,提供单体聚合的场所;聚合后稳定乳胶粒子使之不发生凝聚,形成具有一定固含量和粘度的稳定聚合物乳液。
并对单体在乳液中的聚合行为、乳胶粒子大小和分布、乳胶粒的性质有很大的影响晒[5]。
2.3.3 乳化剂的选择本论文使用阴离子型乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子乳化剂OP-10进行复配。
以使两种乳化剂分子交替吸附在乳胶粒子表面上,就相当于阴离子型乳化剂分子之间楔入非离子型乳化剂,这样既拉大了乳胶粒子表面上乳化剂分子之间的距离,又由于非离子乳化剂的静电屏蔽作用,大大降低了乳胶粒子的表面静电张力,从而增大了乳化剂的吸附牢度,使乳胶粒子具有良好的电解质稳定性和机械稳定性。
同时,两种乳化剂复合使用,既使得乳胶粒之间存在很大的静电斥力,又在乳胶粒表面上形成很大的水化层,二者双重作用,产生协同效应,提高共聚物乳液的稳定性[6]。
2.3.4 乳化剂用量的影响固定反应时间2.5h,反应温度80℃,引发剂用量0.5%,阴/非离子乳化剂配比为1:2,考察乳化剂用量的影响规律。
其用量分别为:1.O%、2.0%、2.5%、3.O%,4.O%。
实验结果如图2、图3所示。
图2 乳化剂用量对凝聚率的影响图3 乳化剂用量对单体转化率的影响由图2、图3可见,随着乳化剂用量的增加,呈现出凝聚率降低和单体转化率升高的趋势。
因为随着乳化剂用量的增加,体系中的胶束数量增多,形成更多更小的乳胶粒,延长了自由基的平均寿命,提供了更多的反应场所,从而提高了反应速率,减少了高危期的时间和降低了体系的自由能,进而减少了凝聚物的生成,提高了体系的稳定性。
对于单体转化率的影响,因为在相同的反应时间里,反应速率高,单体转化率也相应提高[7]。
实验结果表明,乳化剂用量越多对体系的稳定性和单体转化率越有利,但过多的乳化剂也必将影响其产品质量,聚合物的分子量、耐水性和剥离强度将有所下降,而太多会使乳液粒子大小不一,胶膜耐水性差,使用性能大为下降[8]。
综合考虑乳化剂用量对乳液各项性能的影响,选择乳化剂用量为2.5%为宣,其转化率达98.24%,凝胶较小,乳液稳定。
2.3.5 聚合温度及反应时间对单体转化率的影响固定乳化剂用量2.5%、引发剂用量0.5%,保持MMA/BA/EA/AA各用量不变,分别研究了不同聚合温度下反应时间与单体转化率的关系,实验结果见图4。
图4 不同聚合温度下反应时间一转化率曲线由图4可见,聚合温度为75℃时,引发反应较慢,第一个20min时单体转化率为57%,而80℃与85℃均可达到70%以上。