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无皂乳液共聚合的动力学和机理本文综述了无皂乳液共聚合的动力学和机理，包括乳液稳定性、共聚合反应动力学、聚合物结构与性质等方面。
无皂乳液共聚合是一种新型的合成方法，具有可控性强、反应速率快、产物分散性好等优点，在制备高分子复合材料、功能性聚合物等方面具有广泛应用前景。
关键词：无皂乳液、共聚合、动力学、机理引言：无皂乳液共聚合是一种新型的合成方法，它具有可控性强、反应速率快、产物分散性好等优点，在制备高分子复合材料、功能性聚合物等方面具有广泛应用前景。
无皂乳液共聚合的研究涉及乳液稳定性、共聚合反应动力学、聚合物结构与性质等方面。
本文将综述这些方面的研究进展。
一、乳液稳定性乳液稳定性是无皂乳液共聚合的关键问题之一。
乳液稳定性的好坏直接影响到反应的进行和产物的性能。
乳液稳定性受多种因素的影响，主要包括表面活性剂的种类和含量、乳化剂的种类和含量、pH 值、离子强度、温度等。
表面活性剂是乳液稳定性的主要因素之一。
表面活性剂的种类和含量会影响到乳液的稳定性和颗粒大小。
常用的表面活性剂有阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂等。
表面活性剂的含量一般为乳液质量的1%~10%。
表面活性剂的种类和含量不同，会对乳液颗粒的大小和稳定性产生不同的影响。
乳化剂也是乳液稳定性的重要因素。
乳化剂的种类和含量会影响到乳液颗粒的大小和稳定性。
常用的乳化剂有吸附型乳化剂、膜型乳化剂和交联型乳化剂等。
乳化剂的含量一般为乳液质量的1%~10%。
pH值是乳液稳定性的重要因素之一。
pH值的变化会影响到表面活性剂和乳化剂的电性质，从而影响到乳液颗粒的稳定性。
一般情况下，乳液的pH值应控制在6~8之间。
离子强度是乳液稳定性的重要因素之一。
离子强度的增加会影响到表面活性剂和乳化剂的电性质，从而影响到乳液颗粒的稳定性。
一般情况下，乳液的离子强度应控制在0.01~0.1 mol/L之间。
温度是乳液稳定性的重要因素之一。
化 工 进 展 CH EMICAL INDUSTR Y AND EN GIN EERIN G PRO GRESS 无皂乳液聚合的稳定方法和应用进展李刚辉 沈一丁 任庆海(陕西科技大学化学与化工学院轻化工材料与设计研究所,咸阳712081)摘 要 详细分析了无皂乳液的稳定方法,包括齐聚物法、增加表面亲水性法、有机助溶剂法、无机粉末法以及适宜工艺法;最后探讨了无皂乳液在涂料和黏合剂,皮革、纸张和织物的涂饰、单分散微球和功能微球、复合材料等方面的最新应用。
关键词 无皂乳液聚合,稳定性,齐聚物,助溶剂,无机粉末,高分子表面活性剂中图分类号 TQ316133 文献标识码 A 文章编号 10006613(2005)05048904Stabilization Methods and Application ofEmulsif ier free Emulsion PolymerizationL i Gan g hui,S hen Yi di ng,Ren Qi ng hai(Institute of Light Chemical Industry Materials and Design,College of Chemistry and Chemical Engineering,Shaanxi University of Science&Technology,Xianyang712081)Abstract Emulsifier free emulsion polymerization plays an important role in the test and modeling of polymer surface properties,the interfacial adsorption of polymer,the relationship between molecular structure and properties and other fields.The emulsion stability is the key to emulsifier free emulsion polymerization.The ways to improve t he stability of emulsifier free emulsion include oligomer, increasing t he surface hydrop hile of emulsoid particle,organic co solvent,inorganic powder and proper p rocesses.The latest applications of emulsifier free emulsion in coating,adhesive, finishing materials for leat her,paper and fabric,monodisperse microsp heres and f unctional micro sp heres,and compo site materials are discussed.K eyw ords emulsifier free emulsion polymerization,stability,oligomer,cosolvent,inorganic powder,polymer surfactant 无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微量乳化剂(其浓度小于临界胶束浓度CMC)的乳液聚合过程。
无皂乳液聚合方法及应用进展[摘要]本论文主要介绍了无皂乳液聚合的特点，聚合方法，并概括了当今无皂乳液聚合的一些应用及发展前景。
[关键词]无皂乳液聚合聚合方法单体应用中图分类号：o213.1 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）16-0244-01前言无皂乳液聚合指在聚合反应过程中完全不加乳化剂或加入的乳化剂浓度小于临界胶束浓度（cmc）的乳液聚合过程。
目前对于它的研究的倍受关注，并进入了一个快速发展的阶段。
1 无皂乳液聚合的特点与传统乳液聚合相比，无皂乳液聚合产物具有以下特点：1.制得的乳胶粒子呈单分散性、表面“洁净”；2.制得的微球尺寸比较大，还可以制成表面具有化学功能的颗粒；3.避免了因乳化剂的存在而导致对产物的表面性能、电性能、耐水性及成膜性等不良影响；4.不使用乳化剂和无乳化剂的后处理过程降低了产品成本；5.无皂聚合乳液的稳定性通过离子型引发剂残基、亲水性、离子型共聚单体和电解质等在乳胶粒表面形成带电层实现。
2 无皂乳液聚合方法2.1 引入可离子化的引发剂在无皂乳液聚合中通常引入的离子引发剂有阴离子引发剂过硫酸盐型和偶氮烷基羧酸盐型，阳离子引发剂偶氮烷基氯化胺盐型。
引发剂分解后生成离子自由基，在引发聚合后，引发剂碎片作为聚合物链端基类似于乳化剂分布在乳胶粒表面，起稳定作用。
2.2 引入亲水性共聚单体在无皂乳液聚合体系中加入亲水性共聚增加了水相中的单体浓度，提高了反应速率；同时，由于单体的亲水性而倾向于排列在聚合物乳胶粒-水相界面上，或以离子形式形成水化层，起到稳定乳胶粒的作用。
常用的亲水性共聚单体有羧酸类单体、酰胺类单体等。
2.2.1 与羧酸类单体共聚无皂乳液聚合中引入羧酸类单体使聚合加速、稳定性增加，其作用与羧酸单体的性能有关。
羧酸单体主要有：甲基丙烯酸、丙烯酸、富马酸等。
2.2.2 与酰胺类单体共聚这类单体包括丙烯酰胺及其衍生物如n-羟甲基丙烯酰胺、n，n 一二甲基丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺等，他们分子中含有碳碳双键和酰胺基，酰胺基中的氨基可与水分子形成氢键，增加了离子的亲水性，提高了乳液的稳定性和体系的黏度[2，3]。
无皂乳液共聚合的动力学和机理随着人们对环境友好型化学品的需求不断增加，无皂乳液在化妆品、涂料、纸张、纺织品等领域中得到了广泛应用。
无皂乳液是由水、水溶性单体和表面活性剂组成的复合体系，其制备过程中需要考虑到单体的溶解度、表面活性剂的稳定性等因素。
在制备无皂乳液时，共聚合技术是一种常用的方法，可以实现多种单体的共同聚合，从而得到具有更好性能的乳液。
本文将对无皂乳液共聚合的动力学和机理进行探讨。
一、无皂乳液共聚合的基本原理无皂乳液共聚合是指将两种或两种以上的单体在水相中进行共聚反应，形成具有复合性质的乳液。
在共聚反应中，单体的选择和比例是非常重要的。
一般来说，单体应该具有相似的化学结构和反应活性，同时具有良好的互溶性。
共聚反应的过程中，单体的摩尔比例也是非常关键的，不同单体的比例会影响到共聚物的性质。
在共聚反应中，表面活性剂是一个非常重要的因素，它可以调节乳液的稳定性和分散性。
表面活性剂可以分为阴离子、阳离子、非离子和两性离子四种类型，不同类型的表面活性剂在乳液中的作用机理不同。
例如，阴离子表面活性剂可以通过吸附在乳液颗粒表面来降低表面能，从而增强乳液的稳定性；而阳离子表面活性剂则可以与负电荷颗粒表面的阴离子物质发生静电吸引力，从而增强乳液的分散性。
二、无皂乳液共聚合的动力学共聚反应是一个动态平衡过程，反应速率受到多种因素的影响。
在无皂乳液共聚合反应中，反应速率主要受到以下几个因素的影响： 1. 温度：温度是影响共聚反应速率的重要因素。
一般来说，温度越高，反应速率越快。
但是，过高的温度会导致单体的分解或聚合速率过快，从而影响共聚物的形成。
2. 光照：光照也会影响共聚反应速率。
一些单体在光照下会发生分解或氧化反应，从而影响共聚物的形成。
3. 单体浓度：单体浓度是影响共聚反应速率的重要因素。
一般来说，单体浓度越高，反应速率越快。
4. 表面活性剂浓度：表面活性剂浓度是影响乳液稳定性和分散性的重要因素。
一般来说，表面活性剂浓度越高，乳液稳定性越好。
无皂乳液聚合技术及其应用庄 严 张复盛 (北京航空航天大学材料科学与工程系,100083)摘 要 在无皂乳液聚合的反应机理(包括成核机理和增长机理),及其体系的稳定性方面,较系统地论述了无皂乳液聚合技术的现状及其发展趋势,并对其应用作了较为详尽的介绍。
关键词 无皂乳液聚合 反应机理 乳液稳定性 应用EMU LSIFIER-FREE EMU LSION POLYMERIZATIONTECHN OLOG Y AN D ITS APPL ICATIONZhuang Yan,Zhang FushengAbstract The present status and development trend of emulsifier-free emulsion polymerization technology,including the reaction mechanism(nucleation and growing)and stability of the system have been described,and its application was dis2 cussed in detail.K ey Words emulsifier-free emulsion polymerization,reaction mechanism,stability of emulsion,application1 前 言传统的乳液聚合方法已广泛应用于高分子材料的合成过程中,近来,在生物医学方面也开始应用这项技术[1,2]。
然而,由于乳液聚合产物中残留有乳化剂,导致高分子材料的耐水性及其表面光泽性下降。
另外,乳化剂造成的环境污染也日益引起人们的关注。
基于上述原因,无皂乳液聚合(emulsifer-free polymerization,EFP)技术应运而生。
本文针对EFP 技术在理论和应用方面的问题,着重介绍EFP的聚合理论进展、乳液稳定性及EFP技术的具体应用。
高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合的研究随着环保要求的提高，聚合物专用添加剂技术不断发展，而其中高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合是一种最新的技术，它已经开始应用于聚合物工业中。
高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合是一种特殊的聚合物技术，它主要使用低黏度丙烯酸酯作为原料，以实现高固含量的聚合，从而达到一定的环保要求。
首先，在实施高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合前，必须要对原料、工艺参数、聚合方式等进行详细分析，并建立相应的模型，以便更好地实现高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合。
其次，在实施高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合时，必须采用合理的反应条件来保证聚合物的稳定性。
为此，在对原料进行混合时，可采用机械搅拌或高速搅拌的方式，以便获得更加准确的聚合物结构。
此外，在进行聚合过程时，可以采用低温高压聚合的方法，以实现高效率的聚合反应，使得聚合物具有更高的热稳定性和抗侵蚀性。
另外，为了使用高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合技术，必须控制聚合物体系中的组份和参数，确保聚合物具有良好的性能。
因此，在使用高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合技术时，需要考虑到不同原料的比例，确定出最佳的原料配比，以及控制聚合物体系的PH值和粘度指数，以便获得更加优良的聚合物性能。
因此，本研究旨在通过对高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合的研究，研究并优化聚合物结构，并建立出有效的工艺流程，以实现高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合技术的有效应用。
同时，本研究也将对聚合物的热稳定性和抗侵蚀性进行全面的检测，以评估聚合物的性能和用途。
本文从高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合技术的原理入手，结合工艺参数、原料配比及聚合条件等方面，为其应用提供了系统的研究结果，为聚合物材料提供了有效的技术支持。
综上所述，高固含量低黏度丙烯酸酯无皂乳液聚合技术是一种有效的聚合物技术，它可以有效满足聚合物产品在环保、性能上的要求，为聚合物材料的应用提供了有效的技术支持。
无皂乳液聚合的研究进展摘要本文阐述了无皂乳液聚合的反应机理（包括成核成粒机理和核增长机理）和反应动力学，以及影响其稳定性的因素和增强稳定性的方法。
着重介绍了无皂乳液的聚合方法，包括引发剂碎片法、水溶性单体共聚法、反应性乳化剂共聚法、超声无皂乳液聚合和加入其他添加剂的聚合方法。
并结合无皂乳液聚合的应用对其发展趋势作了展望。
关键词：无皂乳液聚合；反应机理；聚合方法；稳定性；应用1 前言无皂乳液聚合是指完全不加乳化剂或乳化剂用量小于临界胶束浓度的乳液聚合。
由于在反应过程中不含乳化剂或乳化剂浓度很低，和传统乳液聚合相比，无皂乳液聚合产物具有以下特点：1）不使用乳化剂降低了产品成本，同时在某些应用场合也免去了去除乳化剂的后处理；2）制得的乳胶粒表面洁净，避免了应用过程中由于乳化剂的存在对聚合物产品电性能、光学性质、表面性质、耐水性及成膜性等的不良影响；3）制得的乳胶粒子的粒径单分散性好。
最早的无皂乳液聚合是由Gee，Davis和Melvile[1]于1939年在乳化剂浓度小于CMC条件下进行的丁二烯乳液聚合。
1960年Matsumoto和Ochi[2]在完全不含乳化剂的条件下，合成了聚苯乙烯、聚甲基丙烯甲酯及聚醋酸乙烯酯乳液，这些乳胶粒具有单分散性粒度。
此后相继出现了许多有关无皂乳液聚合研究的报道。
目前对无皂乳液聚合的研究居于领先地位的是美、日等国，我国对此的研究起步较晚，但鉴于对它的重要性的认识，进入90年代以来，特别是近年来，国内已有不少研究机构和学者开始从事这方面的研究工作，如浙江大学、广州市化学工业研究所、南开大学、天津大学、中国科学院等，并取得了不少重要的成果。
2 无皂乳液聚合的理论研究2.1无皂乳液聚合的反应机理2.1.1 成核机理反应机理包括乳胶粒子成核与增长机理。
胶粒的性质很大程度上取决于成核机理，乳液体系的粒子密度(Np)、粒径大小(Dp)与成核机理密切相关。
传统乳液聚合是按胶束成核机理进行反应、成核的，在反应过程中体系靠高浓度的乳化剂起稳定作用。
苯乙烯无皂乳液聚合的研究一、什么是苯乙烯无皂乳液聚合？说到苯乙烯，无论是你是做化学研究的，还是平时碰到过各种材料的朋友，应该都不会陌生。
它就是那种用来做塑料、橡胶、涂料等的神奇材料。
简单来说，苯乙烯是一种常见的单体，能和其他分子一起反应，形成各种各样的聚合物。
那说到无皂乳液聚合，它听起来可能有点复杂，但其实也就是一种不加皂的方式，通过水和单体形成乳液，然后让这些单体变成聚合物，最后得到你需要的产品。
说白了，这种方法就是不用皂基作为表面活性剂来帮助反应，直接通过水和苯乙烯的乳化过程来聚合。
嗯，这样你大概能明白了吧？要知道，这个无皂乳液聚合的方法有一个特别大的优点，那就是环保，绿色不含有害物质。
在如今追求环保的年代，这一点可是相当重要。
毕竟我们身边的涂料、胶水、塑料，基本上都离不开聚合反应。
为什么不用皂呢？大家都知道，皂基虽然能很好地帮助单体乳化，但它使用后不仅难以分解，还可能对环境造成不小的污染。
所以，研究者们就从这个角度出发，试图寻找更加环保、有效的方法，而无皂乳液聚合就应运而生。
二、无皂乳液聚合的优势说到无皂乳液聚合，最吸引人的，莫过于它的环保特性了。
想象一下，不用那些化学添加剂，整个过程几乎不产生污染，甚至能减少废水和废气的排放。
就这点，足够让人觉得它是个未来的大热方向。
比如那些工业中常用的涂料，传统方法可能要加一些表面活性剂，但这种乳液聚合就不需要。
所以，生产出来的产品更纯净，也更适合那些要求高的领域，像是食品包装、医疗用品、环境友好型涂料等等。
大家都知道，很多化学品含有的有害物质如果处理不当，往往对人和自然环境都有很大伤害。
无皂乳液聚合，恰恰解决了这一问题，真是让人拍手叫好。
不仅如此，这个方法的成本也比传统方法低。
这就像做饭一样，少加调料，材料简单，味道一样不差。
传统的乳液聚合过程往往需要添加很多化学物质来稳定反应，成本高、废料多。
而无皂乳液聚合，则减少了很多不必要的步骤，整个过程更加高效。
无皂乳液聚合研究论文•相关推荐无皂乳液聚合研究论文毕业论文题目 CTFE、羟丁基乙烯基醚、丙烯酸无皂乳液聚合研究学院化学化工学院专业化学工程与工艺班级学生学号指导教师二〇一七年五月四日摘要无皂乳液聚合是一种较为新颖的乳液聚合技术。
含氟聚合物的无皂乳液聚合是以水为分散介质的，因此避免了有机溶剂涂料中的有机溶剂对环境的污染和对人类的危害，而且耐腐蚀性较强。
水性涂料中的水不会造成环境污染等问题，而且生产成本也不高，所以水基涂料是环保性涂料发展的很重要方向。
本论文分四个部分。
第一部分，介绍了无皂乳液聚合研究进展，主要讨论了无皂乳液聚合的成核机理、稳定机理、增长机理，影响无皂乳液聚合稳定性的因素。
第二部分，主要是实验过程，系统的研究了单体、乳化剂和引发剂的选择及配比以及聚合温度、聚合时间对其单体总转化率、乳液性状、粒径及稳定性等主要性能的影响，通过设计对比试验找出反应的最佳配比。
第三部分，主要是对试验结果的讨论和分析，确定最佳的反应温度、时间和单体配比、乳化剂与引发剂的用量，对聚合物产品的表征和性能的测定。
第四部分，得出本次研究的结论。
关键词：无皂乳液聚合、CTFE、羟丁基乙烯基醚、固含量、粒径。
ABSTRACT Soap-free emulsion polymerization is novel new technology. Fluoropolymer-free emulsion with water as the dispersion medium, to avoid organic solvents in the organic solvent coating environmental pollution and harm to humans, but relatively strong corrosion resistance. Water-based paint will not bring the water pollution problems, and cost of production is not high, so water-based paint is the development of environmentally friendly coatings is very important direction.The thesis is divided into four parts. The first part, introduced free emulsion polymerization progress, mainly discussed the soap-free emulsion polymerization nucleation mechanism, stability mechanism, growth mechanism, influencing factors in the stability of emulsion polymerization. The second part, an experimental process, the system of the monomer, emulsifier and initiator of the selection and ratio and polymerization temperature, polymerization time on the total conversion rate of monomer, emulsion characteristics, particle size and stability of other major performance, by designing tests to find the optimum contrast ratio. The third part, mainly for the discussion and analysis of test results to determine the optimum reaction temperature, time and monomer ratio, the amount of emulsifier and initiator, the polymer product characterization and determination of properties. The fourth part, the conclusions drawn in this study.Key words: emulsion polymerization, CTFE, hydroxyl butyl vinyl ether, solid content, particle size.目录摘要 .......................................................................................................................... (I)ABSTRACT ......................................................................................................... ................ II 目录 .......................................................................................................................... ..... III 1 前言 .......................................................................................................................... .... - 1 -1.1 无皂乳液聚合的研究进展 ....................................................................................... - 1 -1.2 无皂乳液聚合机理 ................................................................................................... - 1 -1.3 无皂乳液聚合的聚合方法 ....................................................................................... - 2 -1.3.1 引入可离子化的引发剂 .................................................................................... - 2 -1.3.2 引入亲水性共聚单体 ........................................................................................ - 3 -1.3.3 引入离子型共聚单体 ........................................................................................ - 3 -1.3.4 引入表面活性单体 ............................................................................................ - 3 -1.3.5 助溶剂法 ............................................................................................................ - 4 -1.4 可聚合乳化剂种类 ................................................................................................... - 4 -1.4.1 烯丙(氧)基型 ..................................................................................................... - 4 -1.4.2 (甲基)丙烯酸型 .................................................................................................. - 4 -1.4.3 丙烯酰胺型 ........................................................................................................ - 4 -1.4.4 苯乙烯型 ............................................................................................................ - 4 -1.4.5 马来酸酯型 ........................................................................................................ - 5 -1.4.6 其他类型 ............................................................................................................ - 5 -1.5 影响无皂乳液稳定性的因素 ................................................................................... - 5 -1.6 提高乳液稳定性的方法 ........................................................................................... - 5 -1.6.1 利用聚合物链末端的亲水性引发剂碎片 ........................................................ - 6 -1.6.2 加入活性物质 .................................................................................................... - 6 -1.6.3 提高乳胶粒表面的电荷密度 ............................................................................ - 6 -1.6.4 在乳胶粒表面引入亲水性物质 ........................................................................ - 6 -1.6.5 调整聚合反应的分散介质 ................................................................................ - 7 -1.6.6 适当的无皂乳液制备工艺................................................................................ - 7 - 2 实验部分 ...................................................................................................................... - 8 -2.1实验仪器 .................................................................................................................... - 8 -2.2实验药品 .................................................................................................................... - 8 -2.3 实验装置及工艺流程 ............................................................................................... - 9 -2.4 实验操作 ................................................................................................................... - 9 -2.4.1 含氟无皂乳液聚合物的制备 ............................................................................ - 9 -2.4.2 性能测试 .......................................................................................................... - 10 - 3 结果与讨论 ................................................................................................................ - 12 -3.1 聚合反应条件的确定 ............................................................................................. - 12 -3.1.1 单体配比的确定 .............................................................................................. - 12 -3.1.2 聚合温度的确定 .............................................................................................. - 12 -3.1.3 聚合反应过程中压力变化与反应进程的关系 .............................................. - 14 -3.1.4 丙烯酸的加入量对产品性能的影响 .............................................................. - 15 -3.1.5 引发剂的用量对产品性能的影响 .................................................................. - 20 -3.1.6 反应时间的确定 .............................................................................................. - 23 -3.2 聚合物产品的表征和性能 ..................................................................................... - 25 -3.2.1 聚合物乳液稳定性的研究 .............................................................................. - 25 -3.2.2 聚合物对水的接触角...................................................................................... - 25 - 结论........................................................................................................................ - 27 - 参考文献 ............................................................................................................ - 28 - 致谢........................................................................................................................ - 30 -1 前言无皂乳液聚合是指完全不加乳化剂或用小于临界胶束浓度的乳化剂的乳液聚合[1]。
乳化剂在乳液聚合中起着关键性的作用。
可是，乳化剂一般为亲水性小分子化合物，残留在乳液中使胶膜出现孔隙而不完整，因而造成耐水性、耐污性和光泽差。
乳化剂易迁移和吸附在界面而影响涂膜的附着力和光泽，乳化剂有起泡性，因而制成的产品易产生泡沫。
为了克服以上弊端，国内外一直致力于开发无皂乳液聚合技术。
无皂乳液聚合是指不加乳化剂(更确切地说不加常规小分子乳化剂)或加入微量乳化剂(小于其临界胶束浓度)的乳液聚合过程。
涂料和胶粘剂用乳液要求固含量较高，电解质等水溶性物质含量低，稳定性好。
无皂乳液稳定性差，合成固含量高的无皂乳液十分困难。
为了提高无皂乳液及其聚合的稳定性，国内外进行了大量的研究。
提出了许多方法，如采用水溶性单体共聚，采用反应性表面活性剂或大分子乳化剂，加人难溶无机固体粉末或有机溶剂等。
但笔者认为具有工业应用前景的方法主要是前3种。
本文将介绍这3种方法.</P><P> 1 采用水溶性单体共聚</P><P><BR> 所用水溶性单体包括羧酸类单体、酰胺类单体、羟基类单体、磺酸类单体和一些阳离子单体。
通过共聚，水溶性单体被键合在乳胶粒表面，形成亲水性水化膜而产生立体效应来维持乳液的稳定，水化膜的形成也降低了乳胶粒和水之间的界面张力。
离子型水溶性单体还使胶粒表面产生电荷，通过静电斥力来维持乳液的稳定。
所用羧酸类单体主要有(甲基)丙烯酸、衣康酸、富马酸以及马来酸；丙烯酰胺类单体有(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺等；羟基类单体主要有甲基丙烯酸羟乙(丙)酯；磺酸类单体主要有苯乙烯磺酸钠、(甲基)丙烯酸乙酯磺酸钠、2-甲基烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺甲基丙烷磺酸钠等。
水溶性单体的亲水性、种类、用量、加料方式和羧基单体的中和度对聚合及乳液的稳定性均有影响。
单体的水溶性太大，易在水相发生均聚，生成水溶性电解质，反之，易埋在胶粒内，均不利于无皂乳液聚合。
无皂乳液聚合理论及应用研究进展无皂乳液聚合是在传统乳液聚合的基础上发展起来的一项聚合反应新技术，相比传统乳液聚合具有很多优点，因此广受关注。
介绍了无皂乳液聚合的反应机理（包括成核机理、稳定机理）和反应动力学，无皂乳液的制备方法，并对无皂乳液聚合的应用和发展前景做了展望。
标签：无皂乳液；机理；稳定性；应用乳液聚合是高分子合成过程中常用的一种合成方法，它以水作分散剂，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。
由于传统的乳液聚合中会使用乳化剂，反应后乳化剂会对产品性能有一定影响，而且乳化剂价格昂贵，对环境造成一定污染。
因此，人们开始致力于无皂乳液聚合技术。
无皂乳液聚合是指不含乳化剂或仅含少量乳化剂（其浓度小于临界胶束浓度CMC）的乳液聚合，但少量乳化剂所起的作用与传统的乳液聚合完全不同。
最早的无皂型乳液聚合是Gee，Davis和Melvile于1939年进行的丁二烯乳液聚合。
由于无皂乳液聚合环保，并且可以赋予乳液诸多优异的性能而备受关注，成为近年迅速发展的一项聚合反应新技术[1]。
与传统乳液聚合方法相比无皂乳液聚合具有以下突出优点：（1）传统乳液聚合中的乳化剂会被带入到最终产品中去，其纯化工艺非常复杂，因此无皂乳液可以免去去除乳化剂的后处理，产品可以直接应用；（2）无皂乳液聚合由于不含乳化剂，所制备的乳胶粒子表面比较洁净，从而避免了乳化剂对聚合物产品光学性、电性能、耐水性及成膜性等的不良影响；（3）无乳化剂乳液聚合所制备的聚合物微球具有单分散性，微球尺寸较常规乳液聚合的大，还可得到具有一定表面化学性质的功能性颗粒。
1 无皂乳液聚合机理1.1 无皂乳液聚合的成核机理无皂乳液聚合体系的粒子密度、粒径大小与成核机理密切相关。
自1965年Matsumoto和Ochi在完全不含乳化剂的条件下，合成了具有单分散性乳胶粒粒径乳液以来，人们便对无乳化剂乳液聚合的机理进行了大量广泛深入的研究[2]，提出了多种无皂乳液聚合成核机理，普遍为人们所接受的为“均相凝聚成核机理”和“齐聚物胶束成核机理”，但是现有的任何一种成核机理均难以描述所有单体粒子成核的机理。
1.1.1 均相凝聚成核机理一般认为均相凝聚成核机理适用于极性单体对于非极性单体的成核机理，目前争议较多。
均相凝聚成核机理是1969年由Fitch等人首先提出的，而后Goodwin Hansen和Vgelstad以及Feeny等人对这一机理进行了完善和充实。
该机理认为引发剂分解产生的初级自由基在水相中引发溶于水的单体聚合生成自由基活性链，并进行链增长，当该自由基达到一定的聚合度时就变得不溶于水而沉淀，形成基本初始粒子。
基本初始粒子一旦生成便会捕捉水相中的自由基活性链，而继续增长形成基本粒子，然后由于表面电荷密度不足以及水溶性较好的分子链伸展到水相中而导致的链缠结，基本粒子将发生凝聚、粒子数目减少、粒子体积增大、表面电荷密度增大、界面张力减小、粒子稳定性不断提高，最终形成稳定的聚合物乳胶粒。
胶粒成核过程在转化率达到1%之前就结束了，此后胶粒数目保持恒定，聚合就在胶粒中进行，这种成核机理可用图1（a）表示。
Arial等人也完善了Ftich的胶粒成核模型，认为每个超过临界尺寸的增长自由基及“死”聚物均形成新的颗粒，形成的聚合物粒子稳定而不发生凝聚。
整个聚合物颗粒的体积增长通过3个步骤实现：（1）新颗粒的生成；（2）增长自由基进入聚合物颗粒内；（3）颗粒内部的增长反应[3]。
1.1.2 齐聚物胶束成核机理Goodall等人研究了苯乙烯/过硫酸钾/水体系的无皂乳液聚合的成核机理，提出了一种齐聚物胶束成核机理。
带有离子链端的齐聚物先在水相中形成胶束而引发聚合，然后随着聚合的进行，胶粒表面积增大而导致的表面电荷密度下降，此时早期产生的初级胶粒通过凝聚重新获得胶态稳定性，一旦稳定的胶粒生成之后，聚合主要在被单体溶胀的胶粒中进行。
此时的胶粒增长类似于常规乳液聚。
由于这类体系中的胶粒稳定性来自引发剂的离子碎片，胶粒表面的电荷密度通常较低，因此体系的固含量一般在10%以下，体系中胶粒数目与常规体系中的相比低得多，所以无皂体系的聚合速率较低。
由于齐聚物胶束成核生成的乳液固含量较低，在应用中受到了限制。
为了提高乳液的固含量，2阶段法得到了广泛应用，即先合成具有一定分子质量的亲水亲油的两亲齐聚物作为乳化剂，将共聚单体加入一定量的齐聚物中进行反应。
该齐聚物一般含有与合成乳液相同的分子链段，以利于2者相溶提高乳化效果，该反应成核机理亦为胶束成核机理，这种成核机理可用图1（b）表示。
其聚合规律与常规乳液是一致的，由该方法合成的乳液固含量可达50%～55%，甚至高达60%以上。
齐聚物胶束理论问世后，引起颇多争议，相继出现了先均相成核，生成母体粒子后凝聚成核，再生成乳胶粒子的“母体离子凝聚成核”机理和“2阶段模型”等。
Song等人提出的“2阶段模型”即KPS/St 体系的无皂乳液聚合的成核期包括齐聚物胶束形成和粒子增长、聚并2个阶段。
1.2 无皂乳液的稳定机理影响无皂乳液稳定性的因素主要有以下几类：（1）表面活性物质的影响在无皂乳液聚合过程中，形成的表面活性物质包括表面活性齐聚物自由基及“死”的表面活性齐聚物，它们都对乳液稳定性有所贡献。
乳液具有一定的稀释稳定性，粒子的形成和表面活性齐聚物（SA0）达到CMC同时发生，SAO的表面张力等温线行为与低相对分子质量表面活性物质相似，SAO的大小因体系而异，不同作者用不同的方法得到的结果差异也较大。
（2）结构因素无皂乳液的稳定性与聚合物的极性有关。
聚合物的极性增加引起水相界面相互作用增强，并能降低表面能，所以可提高胶乳的聚集稳定性；反之，憎水性增加，稳定性降低[4]。
（3）静电因素在乳胶粒中大分子链上的离子基团分布在乳胶粒表面上，使乳胶粒带上电荷，不同的乳胶粒带有同种电荷，相互排斥，使乳胶粒稳定地悬浮于乳液体系[5]。
1.3 无皂乳液聚合反应动力学由于无皂乳液的成核及稳定机理不同于传统的乳液聚合，因此在反应成核阶段和粒子增长阶段的动力学也不同于传统的乳液聚合。
在无皂乳液聚合的成核阶段，由于不存在单体增溶胶束，因此反应初期的动力学遵从溶液聚合。
在乳胶粒增长阶段，传统乳液聚合乳胶粒内的自由基数为0.5，并存在一个恒速期，对苯乙烯体系该恒速期可持续到单体转化率40%。
对于无皂乳液聚合乳胶粒增长反应将主要在壳层进行，且壳层的厚度与聚合物分子尺寸均方末端距尺寸相当。
这种壳层增长机理，使自由基间相互碰撞，终止几率较小，乳胶粒内部自由基数目远大于1。
单体转化率的2/3次方与聚合时间t成线性关系，这种线性关系可一直持续到单体转化率达50%[6，7] ，该阶段比常规乳液聚合的恒速期要长。
这种线形关系与Smith-Gardon理论估计是完全一致的[8]。
近来，人们对加入亲水性和离子型共聚单体的无皂乳液聚合动力学进行了研究，发现极性共聚单体的引入会对反应动力学产生重要影响。
许涌深等[9]对St/MMA体系进行研究，讨论了共聚单体组成的变化对动力学和成核机理的影响，指出即使少量MMA参与共聚，也可大大提高反应速率，且聚合速率随MMA 摩尔分数的增大而提高。
Zhang等[10]还讨论了单体极性对聚合反应动力学及粒子形态的影响，提出极性单体用量增加会导致聚合速率和粒子数增大，粒子半径、表面张力和黏度下降。
2 无皂乳液制备方法2.1 无皂核/壳乳液聚合法无皂核/壳乳液聚合是将无皂乳液聚合和核/壳乳液聚合相结合的聚合新技术，并且兼备2者的优点。
无皂核/壳结构乳液一般以先聚合的材料为核，后聚合的为壳，使乳胶粒子的内核和外壳分别富集不同成分，通过核壳的不同组合，得到不同形态的非均相粒子。
2.2 引发剂碎片法在无皂乳液聚合过程中，引入可离子化的引发剂，使之在分解后，生成离子型自由基，乳液稳定性依靠粒子表面的高聚物末端离子基团间的静电作用和聚合过程中所生成的表面活性物质来实现。
采用引发剂碎片法得到的无皂乳液表面电荷密度低，乳液稳定性差，聚合速率慢，通常只能得到固含量为10%左右的乳液。
2.3 加入助溶剂法在无皂乳液聚合体系中加入一种既能与水和单体无限混溶又不溶解聚合物的有机溶剂（如甲醇或丙酮），可以增大单体在分散相中的溶解度，提高单体对聚合物胶粒的溶胀能力，使引发剂在引发反应中的消耗量增大，所形成的乳胶粒子表面具有更多的离子基团，这既能提高乳液的稳定性，又有利于提高无皂乳液的聚合速率和固含量。
2.4 水溶性单体共聚法在无皂乳液聚合反应体系中，引入水溶性共聚单体参与共聚反应，不仅可以增加水相中的单体浓度，提高聚合反应速率，而且还可在乳胶粒表面形成水化层，起到稳定乳胶粒、提高乳液稳定性的作用。
采用水溶性共聚单体的无皂乳液聚合，反应速率快、稳定性好。
2.5 反应性乳化剂共聚法反应型乳化剂又称为表面活性单体，一般都含有反应基团能够参与聚合反应，在聚合过程或聚合反应发生以后，表面活性剂分子以共价键的方式牢固地接枝到乳胶粒子上，降低聚合物本身的表面张力，提高乳胶粒的稳定性和乳液固含量，同时又不影响聚合反应速率。
2.6 超声无皂乳液聚合法当超声波在液体媒介中传播时，声空化效应产生局部高温、高压，并伴随有强烈的冲击波和微射流，因此超声空化能产生强烈的分散、搅拌、乳化、引发等作用，可大大缩短乳液聚合的时间，制备出性能稳定的乳液，而且乳液具有更高的单体转化率和聚合速率。
2.7 微波无皂乳液聚合法微波无皂乳液聚合法是近几年新发展的一种以微波为加热源的聚合方法，具有反应速度快、选择性高、产率高和稳定性好等优点。
2.8 添加无机粉末法在无机粉末存在下的无皂乳液聚合，可以制备有机-无机均匀分散的复合体系。
有无机填料参与的无皂乳液聚合，在无机与有机界面形成了化学键从而可提高复合材料的耐热性和强度。
3 无皂乳液的应用目前常用的无皂乳液体系是丙烯酸烷基酯及其共聚物体系，主要是由于该体系Tg较低，有较好的粘接性，并且由于表面纯净，无小分子乳化剂，因此产物耐水性和耐候性优异。
因为无皂乳液聚合反应的胶粒成核阶段短，且体系中胶粒数目小于常规体系，所以可以用来制备单分散性聚合物乳胶粒子。
在这种单分散性聚合物微球表面，可通过共聚结合上功能性反应基团，因此可作为生物医学和催化剂的载体。
生物医学中利用这些聚合物微球表面键合上抗原，用于免疫检测，方法简单，用扫描电镜或荧光就能研究细胞表面抗原的分布。
另外，利用无皂乳液聚合可制备均匀分散的含无机填料的聚合物复合材料等。
4 结语无皂乳液聚合不仅生态环保而且还可以赋予乳液许多优异性能，因而具有广阔的应用前景。
存在问题是，聚合机理研究不够成熟；无皂乳液聚合由于没有乳化剂的保护，不易获得高固含量和稳定性的乳液，无皂乳液的大规模生产和应用尚有困难。
