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自交联丙烯酸酯乳液制备

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1 有机化学综合实验I

自交联丙烯酸乳液的制备

姓名（学号）：郭改兰 1404

朱聪 1429

班级：化学试点11-1

指导教师: 崔月芝

完成时间: 2014年7月6日

目 录

摘 要…………………………………………………………...1

Abstract………………………………………………………..1

第一章 前言................................................................................2

1.1 自交联丙烯酸酯乳液的简介……………………………..2

1.1.1 自交联丙烯酸酯乳液的概括………………………...2

1.1.2 自交联丙烯酸酯乳液的分类……...………………....2

1.1.4 自交联丙烯酸酯乳液制备的原理…………………...3

1.2 DAAM的简介……………………………………………..3

1.3 本实验的研究意义………………………………………..4

第二章 实验部分……………………………………………...5

2.1 实验药品…………………………………………………..5

2.2 实验仪器…………………………………………………..5

第三章 实验步骤及实验现象………………………………...6

3.1 实验操作…………………………………………………..6 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

2 3.1.1 反应体系组分的配制………………………………...6

3.1.2 自交联丙烯酸酯乳液的制备………………………...6

3.1.3 聚合物膜的制备……………………………………...6

3.1.4 聚合物膜硬度的测定………………………………...7

3.2 实验现象…………………………………………………..7

第四章 实验结果及结果分析………………………………...7

第五章 心得体会……………………………………………...8

摘 要

本实验采用了乳液聚合的方法，利用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等原料制备自交联丙烯酸酯乳液。通过有无加丙烯酸的两组实验比较交联作用和无交联作用下的聚合物膜的性能。通过测量比较有交联和无交联作用下膜的硬度以及分别在水和丙酮中的溶涨肚，得出交联作用对聚合物膜性能的影响。

关键词：乳液聚合、交联作用、硬度、溶胀度

Abstract

This experiment adopts the method of emulsion polymerization

using butyl acrylate, methyl methacrylate, raw materials such as

the preparation of the crosslinking acrylic ester emulsion. By

comparing whether acrylic two experiments of crosslinking effect

and non crosslinked under the action of the performance of the

polymer membranes. By measuring more crosslinking and

crosslinking under the action of the hardness of membrane and 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

3 soluble in water and acetone respectively up belly, it is concluded

that the effect of crosslinking on the influence of polymer

membrane performance

Keywords: emulsion polymerization, crosslink, hardness, swelling

degree

第一章 前 言

1.1 自交联丙烯酸酯乳液的简介

1.1.1 自交联丙烯酸酯乳液的概括

丙烯酸乳液,由于其具有优良的物理、化学性质,因而作为涂料、胶粘剂在多方面得到了广泛应用。通过分子设计,将适当的官能团引入到聚合物分子链中,则聚合物分子可通过官能团间反应而交联固化,形成网络结构,提高聚合物内聚力,从而充分发挥其性能,提高耐热性、耐水性及使用温度

这种交联固化,可以通过外加交联剂来实现,在这种情况下,聚合物官能团自身没有交联能力,必须添加至少具有二个以上官能团的交联剂;也可通过聚合物分子中引入的二种或二种以上的官能团间相互反应来达到,即所谓自交联反应固化。较之使用时要外加交联剂,自交联的丙烯酸乳液在使用上要方便得多。活性基团可能分布在乳液粒子表面或在表面附近几率提高,从而自交联反应更易发生。然而自交联反应也有可能在聚合条件下发生,因此,如何选择合适的反应体系,控制反应条件,就是至关重要的事。

1.1.2 可交联丙烯酸酯乳液的分类 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

4 可交联比丙烯酸酯乳液的聚合物链中通常含有可通过化学或外加能量诱发交联的官能团。这种乳液有多种分类方法，按交联反应的实施温度不同，可分为加热催化固化型和常温固化型乳液；按交联点在体系中的分布情况，又可分为均匀交联型、界面教练型和填隙交联型乳液；按交联剂的添加与否，则可分为外交联型、离子交联型和自交联型乳液。本实验则是制备自交联型丙烯酸酯乳液。

1.1.3 自交联丙烯酸酯乳液制备原理

由于实验条件限制，本实验采用丙烯酸代替双丙酮丙烯酰胺（DAAM）作为功能单体制备室温自交联型丙烯酸酯乳液。自交联体系的成膜过程可分为三个阶段：即乳胶粒子的填充、交联反应的发生和扩散三个阶段。

1.2 DAAM的简介

双丙酮丙烯酰胺(Daceton acrylamide, DAAM)，别名：双胺-N-（1,1-二甲基-3-氧代丁基）丙烯酰胺, 分子式C9H15NO2，分子量169.22。DAAM为白色或淡黄色片状结晶，熔点56.5~57.0℃，沸点120℃，闪点126℃（开放式）；粘度17.9 cp

(60℃)，比重0.998（60℃）。

双丙酮酰胺的结构式

双丙酮丙烯酰胺是一种重要的精细化工产品，除可用作均聚物之外，还可作为聚合物改性用单体进行共聚。可与其共聚的单体主要有，甲基丙烯酸甲脂、苯乙烯、乙酸乙烯脂、氯乙烯、马文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

5 来酸酐、硬脂酸、N-乙烯基吡咯烷酮、偏氯乙烯、丙烯腈、甲基乙烯基酮、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸乙脂、丙烯酸丁脂、丙烯酸-2-乙基己脂、丁二烯等。这些均聚物和共聚物用途十分广泛，如用于涂料、胶粘剂、日化、环氧树脂固化剂、感光树脂助剂、纺织助剂、医疗卫生等领域。随着技术进步和发展，双丙酮丙烯酰胺新的应用领域逐渐得到开发，因此双丙酮丙烯酰胺应用领域逐渐得到开发，双丙酮丙烯酰胺应用和发展前景十分广阔。

1.3本实验的研究意义

丙烯酸酯乳液具有优异的光稳定性和耐候性,良好的耐水、耐碱、耐化学品性能和粘接性能,可用来制备性能优异的水性涂料。但是因存在硬度较低、成膜性差、干燥速度慢等缺点,限制了其在水性木器涂料中的使用。为了克服这些缺点,人们通常采用各种化学交联方法对其进行改性。本实验的目的也在与此。

第二章 实验部分

2.1 实验药品

试剂名称 生产厂家

浓硫酸 分析纯 莱阳经济技术开发区精细化工厂

丙酮 分析纯 莱阳经济技术开发区精细化工厂

甲基丙烯酸甲酯 天津博迪化工股份有限公司

丙烯酸丁酯 天津博迪化工股份有限公司

乳化剂OP-10 天津市光复精细工研究所 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

6 氢氧化钠

PH试纸

2.2 实验仪器

250 mL四口烧瓶，滴液管，球型冷凝管，DF-101S恒温加热磁力搅拌器，量筒，洗瓶，滴管，电子天平，布氏漏斗，沙网，烧杯，玻璃棒，杨氏硬度计。

第三章 实验步骤及实验现象

3.1实验操作

3.1.1 反应体系组分的配制

首先配制A，B，C，D四种组分。A组分为水9.6 g、OP-10 0.25

g、D乳（水、异丙醇和十二烷基硫酸钠按照55: 15: 35重量比配成的溶液）0.34 g、焦磷酸（5%溶液）1.41 g；B组分为水2.0 g、K2S2O8（5%溶液）0.064 g；C组分为BA（丙烯酸丁酯）16.2 g、甲基丙烯酸甲酯（MMA）16.2 g、DMMA(1-5%)；D组分为水24 g、OP-10 0.52 g、D乳0.735 g、焦磷酸钠（5%溶液）2.02 g、K2S2O8（5%溶液）0.138 g。

3.1.2 自交联丙烯酸酯乳液的制备

1、将A组分倒入四口烧瓶，开动搅拌，升温至82 ℃时加入B组分，84 ℃滴加滴加四分之一C组分，30分钟滴完，回流20分钟；

2、84 ℃下继续同时缓慢滴加3/4的C组分和D组分，约2-2.5小时滴完 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

7 3、加入聚乙烯醇1.5g搅拌溶解

4、过滤，取20g置于500ml烧杯中烘干

5、测膜硬度、耐水、耐溶剂性。

将上述制备的2种丙烯酸酯聚合物乳液分别取20g倒入处理干净的500ml烧杯中，在60 ℃下烘干4 h。获得膜。

用杨氏硬度计测试两种聚合物膜的硬度，比较交联作用对膜硬度的影响。

3.2 实验现象

1、滴加四分之一C组分后溶液呈乳白色，回流时，阳光下泛蓝光

2、 反应完成，整个体系呈乳白色，并且有乳白色沉淀

3、 过滤后得到乳白色乳液，和白色粘稠物

第四章 实验结果及分析

个人小组 班级平均值

项目 未加酸 加丙烯酸 未加酸 加酸

膜硬度 42 29.5 40.7

水中溶胀度％ 29.7% 173.5 133.2

丙酮中溶胀度/％ ﹣35.4% 72.7 32.3

从上表可以看出，体系加酸后所得聚合物膜硬度明显增加，耐水性和耐溶剂性也增强，从而可知有交联和无交联所得聚合物性能存在一定差异，交联所得聚合物膜硬度和耐水性和耐溶剂性

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丙烯酸酯环保型乳液

丙烯酸酯环保型乳液

乳液型丙烯酸酯环保胶黏剂

目录

基本特点

组成与配方设计

聚合工艺

存在问题

改进方法

编辑本段基本特点

作为水性胶黏剂的一种，丙烯酸酯类乳液胶黏剂由于来源广泛，容易制备，具有粘接性能优良、粘接面广泛的特点，广泛用于包装、涂料、纺织。建筑、医疗以及皮革等各行业。

丙烯酸酯类乳液胶黏剂具有优异的性能：①以水为分散介质，不使用有机溶剂，无毒害或易燃危险，属环保型产品;②丙烯酸系单体种类多，含有的酯基、羧基、羟基等官能团具有很强的极性，很容易和其他单体如醋酸乙烯酯、苯乙烯、氯乙烯等进行乳液共聚合，制成具有各种性能的乳液胶黏剂;③丙烯酸系聚合物有优良的保色、耐光及耐候性，不易氧化，对紫外线的降解作用不敏感;④丙烯酸系聚合物粘接强度和剪切强度均很高。[1]

编辑本段组成与配方设计

(1)单体

合成丙烯酸酯类乳液共聚物胶黏剂的单体一般为丙烯酸及其C1～C8的丙烯酸烷基酯，随着烷基链长的加长，均聚物逐渐变软，玻璃化温度降低，质地柔软，直到丙烯酸正辛酯后，由于烷基碳原子的增加，出现侧链结晶倾向，聚合物变脆。

在丙烯酸酯类乳液胶黏剂中，共聚单体的组成分三部分。第一部分为软单体，玻璃化温度低，赋予胶黏剂粘接特性，如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯等;第二部分为硬单体，玻璃化温度高、赋予胶黏剂内聚力，如甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯、偏氯乙烯等;第三部分为官能团单体，通过引入带官能团的单体，赋予胶黏剂反应特性，如亲水性、耐热性、耐水性、交联性。

另外，进行分子设计时，还需根据单体均聚物的性能及所粘接的基材的结构特征选择单体的种类。

(2)引发剂

该体系的引发剂多为水溶性的过硫酸盐，常用的为过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠。引发剂的量太少，不易引发聚合;引发剂的量太多，聚合不平衡，较适宜的引发剂量为单体总量的0.2%～0.8%，其中选用0.2%～0.4%的引发剂用量，可使制备的聚丙烯酸酯乳液呈现蓝色，乳液粒子的粒度小和乳液的稳定性好。

室温自交联丙烯酸树脂乳液的制备与应用

室温自交联丙烯酸树脂乳液的制备与应用

室温自交联丙烯酸树脂乳液的制备与应用

董博震;周炳才;孙大庆

【摘 要】采用半连续种子乳液聚合方法制备了室温自交联丙烯酸树脂乳液。探讨了使用不同阴离子表面活性剂和不同引发聚合体系以及后交联剂对乳液聚合稳定性和成品革性能的影响。%A room temperature self-crosslinking acrylic resin

emulsion was synthesized by semi-continuous seed emulsion

polymerization method. The effects using different anionic surfactants,

different initiate polymerization systems and post-crosslinking agents on

emulsion stability and performance of finished leather were discussed.

【期刊名称】《皮革与化工》

【年(卷),期】2014(000)003

【总页数】5页(P1-4,29)

【关键词】丙烯酸酯;乳液聚合;室温交联;皮革涂饰剂

【作 者】董博震;周炳才;孙大庆

【作者单位】丹东边境经济合作区环境监察大队，辽宁丹东118002;丹东轻化工研究院有限责任公司，辽宁丹东118002;浙江东化实业有限公司，浙江温州325016

【正文语种】中 文

【中图分类】TQ326.3

从上个世纪60年代起，丙烯酸树脂乳液开始用于皮革涂饰[1]，由于它不含有机溶剂，无环境污染，成膜柔韧而富有弹性，耐光、耐水、耐老化，因而得到广泛应用，但它也存在“热黏冷脆”现象[2,3]，耐甲苯等有机溶剂性能较差，为了改善这些缺点，人们采用接枝、共聚、交联、核壳聚合等方法对其改性[4]，其中，研究最多、采用最广泛的技术是交联。早期使用含羰基单体（甲基）丙烯醛[5,6]与肼、二元酰肼交联体系，但丙烯醛具有强烈刺激气味，毒性超过甲醛；N-羟甲基丙烯酰胺（NMA）和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）交联固化温度较高；双丙酮丙烯酰胺（DAAM）和己二酸二酰肼（ADH）交联体系[6]虽然交联温度较低，使胶膜性能有了很大提高，但ADH本身是一个联氨，这在欧盟区是禁止使用的。本技术采用复合交联方法，在乳液聚合中引入含羰基自交联单体乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯（AAEM），聚合后期加入自制的有机过渡金属交联剂ZND40进行二次交联，该方法制成的具有较低玻璃化温度（T g=-48℃）的丙烯酸树脂乳液，其胶膜柔软不黏，用该产品涂饰的皮革具有良好的手感，优异的离板性、压花定型性、抗切割性、耐低温屈挠和耐水及耐甲苯性能。

丙烯酸酯的乳液聚合

丙烯酸酯的乳液聚合

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丙烯酸酯的乳液聚合

1前言

丙烯酸酯类聚合物是工业生产中应用比较广泛的原料，可以用于生产涂料、粘合剂、塑 料等产品，具有良好的性能，价格便宜。丙烯酸酯类单体多是通过乳液聚合的方式进行聚合 反应。乳液聚合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，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。英 特点是聚合热易扩散，聚合反应温度易控制；聚合体系即使在反应后期粘度也很低，因而也适 于制备髙粘性的聚合物；能获得高分子量的聚合产物；可直接以乳液形式使用。本实验利用 丙烯酸酯乳液聚合来探究其性质以及应用。

2实验目的

1） 掌握丙烯酸酯乳液合成的基本方法和工艺路线：

2） 理解乳液聚合中各组成成分的作用和乳液聚合的机理；

3） 了解高聚物不同玻璃化转变温度对产品性能的影响：

3实验原理

在乳液聚合过程中，乳液的稳左性会发生变化。乳化剂的种类、用量与用法、pH值、 引发剂的类型与加入方式、单体的种类与配比、加料方式、聚合工艺、搅拌形状与搅拌速度 等都会影响到聚合物乳液的稳定性及最终乳液的性能。功能性单体如硅烷偶联剂、丙烯酸、 丙烯酰胺、丙烯酸疑乙酯等作为交联单体参与共聚，在一定程度上可提高乳液的稳定性，但 因其具有极强的亲水性，聚合过程中若在水相发生均聚形成水溶性大分子，会产生絮凝作用， 极易破乳。因此选择合适的乳化体系和聚合工艺对乳液聚合过程的稳定性具有极重要的意 义。

聚合物乳液承受外界因素对英破坏的能力称为聚合物乳液的稳定性。在乳液聚合过程中 局部胶体稳定性的丧失会引起乳胶粒的聚结形成宏观或微观的凝聚物，即凝胶现象。凝胶多 为大小不等、形态不一的块状聚合物，有的发软、发粘，有的发硬、发脆、多孔。在搅拌作 用下凝胶分散在乳液中，可通过过滤法或沉降法除去，但有时也会形成大虽肉眼看不到的、 普通方法很难分离的微观凝胶，使乳液蓝光减弱颜色发白，外观粗糙。严重时甚至整个体系 完全凝聚，造成抱轴、粘釜和挂胶现象。

丙烯酸酯乳液胶黏剂配方组成,生产工艺及应用

丙烯酸酯乳液胶黏剂配方组成,生产工艺及应用

配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断

丙烯酸酯乳液胶黏剂配方组成，生产工艺及应用

导读：本文详细介绍了丙烯酸酯乳液胶黏剂的分类，组成，配方等等，需要注意的是，本文中所列出配方表数据经过修改，如需要更详细的内容，请与我们的技术工程师联系。

1. 背景

丙烯酸乳液型胶粘剂是我国20世纪80年代以来发展最快的一种聚合物乳液胶粘剂，它一般是由丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类共聚或加入醋酸乙烯酯等其它单体共聚而成。该胶粘剂耐候性、耐水性、耐老化性能特别好，并目具有优良的抗氧化性和很大的断裂仲长率，广泛用于包装、涂料、建筑、纺织以及皮革等行业。

随着人们对环境保护的愈发重视，环境友好型产品越来越受到普遍的关注，乳液型胶粘剂因具有无毒无害、无环境污染、不易燃易爆、生产成本低、使用方便等优点而逐渐成为未来胶粘剂的发展趋势。

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2. 丙烯酸乳液胶黏剂

聚丙烯酸酯是一类具有多种性能的、用途广泛的聚合物，其乳液一般是以丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯为主要单体，与甲基丙烯酸酯单体、苯乙烯、丙烯腈等共聚形成乳液。对聚合物的结构或聚合方法加以改进，可使得改性后的丙烯酸酯胶黏剂性能更加优异。

2.1有机硅改性

有机硅树脂具有优异的耐高低温性能和耐水性能，利用有机硅对聚丙烯酸酯类乳液胶粘剂改性成为近年来研究的热点。有机功能烷氧基硅烷作为粘合促进剂和交联剂，广泛用于胶粘剂、密封胶和涂料等领域。有专家研究了一种专用于水性体系的有机硅烷Wz-A在水乳型聚丙烯酸密封胶中的应用，这种水性硅烷可以在不改变产品稳定性的情况下显著提高密封胶的力学性能和粘接性能，Wz-A的添加量在0.8%-1.6%较为合适。专家们通过乳液聚合法，用羟基硅油与硅烷偶联剂A-151和KH-570对丙烯酸酯进行化学改性，借助硅烷偶联剂中的碳碳双键和硅氧烷结构将羟基硅油与丙烯酸酯连接起来，结果发现，通过KH-570改性后的丙烯酸酯乳液胶黏剂在各项性能上都有明显的提升。由八甲基环四硅氧烷与端基为乙烯基的硅烷偶联剂开环聚合，制得了乙烯基改性有机硅乳液。在反应温度为80℃、催化剂为十二烷基苯磺酸、硅烷偶联剂为A-151时候，制得的核-壳乳液中乙烯基改性有机硅乳液单体转化率高、乳液稳定性好。将该乳液作为种子乳液用于聚丙烯酸酯乳液的改性，可以制得一种柔软性好、色牢度佳的涂料印花胶黏剂。