聚乙酸乙烯酯白乳胶的合成讲解

实验十八乳液聚合——聚醋酸乙烯酯乳胶的合成概述聚醋酸乙烯酯乳液( Polyvinyl acetate, 简称PV Ac)最重要的应用是作为胶粘剂，它除了具有粘接强度大、耐久性好、粘结层坚韧、使用温度范围宽、制造成本低廉外，还具有其他胶粘剂不可比拟的无毒、无腐蚀和优良的环保性能，在胶粘剂中所占的比例也越来越大。

被广泛用于木材加工、家具组装和建筑装潢等领域。

PV Ac乳液也存在一些缺点，主要是耐水性差，在湿热条件下其粘接强度会有很大程度下降，其成膜的抗蠕变性差。

因此，为了更好满足市场的要求，扩大其应用范围，许多研究者对PV Ac乳液进行改性。

主要集中在共混、共聚、保护胶体、乳化体系和引发体系等方面。

一、实验目的1．掌握乳液聚合的实验方法和乳液聚合的特点。

2．掌握实验室制备聚醋酸乙烯酯乳液的方法。

3．了解乳液聚合的配方及乳液聚合中各组分的作用。

二、实验原理乳液聚合是指单体在溶解有乳化剂的分散介质中被分散为增溶胶束，在水溶性引发剂作用下进行的聚合反应。

乳化剂是高分子乳液聚合的重要成份，乳化剂的选择十分重要。

作为表面活性剂，可有利于降低单体与水的表面张力，增加单体在水中的溶解度，形成胶束和乳液单体液滴。

常用乳化剂除聚乙烯醇外，还有乳化剂OP (聚氧乙烯辛酚醚) 和聚氧乙烯蓖麻油等。

通常使用复合型乳化剂。

乳化剂用量通常为0.3%～0.5%。

临界胶束浓度CM C、亲水亲油平衡值HLB和三相平衡温度是乳化剂最重要的三个性能指标。

将能够形成胶束的最低乳化剂的浓度称为“临界胶束浓度”。

亲水亲油平衡值HLB的大小反应乳化剂的亲水、亲油性倾向的相对大小；三相平衡温度则是乳化剂在水中能够以分子分散、胶束和凝胶（即未完全溶解的乳化剂）三种状态稳定存在的最低温度。

高于此温度时凝胶完全溶解胶束，体系中只存在分子分散和胶束两种分散状态的乳化剂，此时的乳液就相当稳定；低于此温度时凝胶析出，胶束浓度大大降低从而失去乳化作用，因此必须选择三相平衡点低于聚合反应温度的乳化剂才能够保证乳液聚合反应顺利进行。

实验室合成方法
实验原理 醋酸乙烯酯在水中有较高的溶解度， 而且易水解，产生的乙酸会干扰聚合， 因而具有一定的特殊性，本实验中采 用聚乙烯醇作为胶体稳定剂，乳化剂 OP-10起辅助作用，使用引发剂为过硫 酸钾，为了聚合反应进行的比较平稳， 单体和引发剂均需分批加入
化学试剂和仪器
化学试剂：聚乙烯醇、乳化剂OP-10、 乙酸乙烯酯、过硫酸钾、碳酸氢钠， 邻苯二甲酸二丁酯
聚醋酸乙烯酯
目录
1
2
聚醋酸乙烯酯简介 实验室合成方法 工业合成方法
3
简介
聚醋酸乙烯乳液是最重要的乳液胶黏剂之一，广泛应用于油漆、 涂料和胶黏剂领域，例如俗称“白乳胶”或“白胶”的常用于 木材、纸张、织物或金属粘接的乳液型胶黏剂就是聚醋酸乙烯 酯的均聚乳液。在我国聚醋酸乙烯酯乳液的产量仅次于脲醛树 脂胶，在胶黏剂生产中居第二位，随着国民经济的发展，应用 领域的拓宽，其用量还将大幅度增长
称取0.3g过硫酸钾，溶于3ml水中， 配成10％的溶液
3
聚合
（1）在已溶解的聚乙烯醇溶液中，加入1g 乳化剂OP-10，搅拌并降温至60℃。 （2）向上述乳液中加入11ml醋酸乙烯酯， 及配置的过硫酸钾溶液1/4（约1.2ml);通氮 气置换空气，保持温度在60~65℃（回流） 反应。
（3）待温度升至80~83℃时回流逐渐减少， 开始用滴液漏斗缓慢滴入43ml醋酸乙烯酯， 控制滴加速率，以使反应温度保持在 （80±2）℃之间，有适度回流为宜，约 在2h内加完；在滴加醋酸乙烯酯期间，分 3~4次加入引发剂溶液1.2ml。 （4）单体滴加完后，将余下的引发剂溶 液一次加入，待反应温度升至90~95℃， 保持30min，停止反应
（5）乳液冷却至50℃时，用10％碳酸氢 钠溶液调节pH=5~6；加入邻苯二甲酸二 丁酯5g，搅拌冷却至室温，出料。

如长链脂肪酸钠盐
亲水基（羧酸钠）
亲油基（烷基）
7
乳化剂的作用：
降低水的表面张力 降低油水的界面张力 乳化作用（利用亲油基团和亲水基团将单体分散在水中） 乳化剂的作用 分散作用（利用吸附在聚合物粒子表面的乳化剂分子） 增溶作用（利用亲油基团溶解单体） 发泡作用（降低了表面张力的乳状液,容易扩大表面积）
Ⅲ阶段：降速期，从单体液滴消失到聚合结束，Rp下降
26
乳液聚合影响因素
1、乳化剂的影响（种类和数量）
乳化剂的种类不同，其乳胶束稳定机理，临界胶束浓度CMC、 胶束大小及对单体的增容度亦各不相同，从而会对乳胶粒的稳定 性、直径、聚合反应速度和聚合物分子量产生不同的影响。
乳化剂的浓度对乳液聚合得到的分子量 有直接影响例如：乳化
13
乳化剂在水中的情况
乳化剂浓度很低时，是以分子分散状态溶解在水中
达到一定浓度后，乳化剂分子开始形成聚集体（约50～ 150个分子），称为胶束
单纯小型胶束 4.35nm 棒状胶束 水
3.2nm 1.8nm 3.2nm 薄层状胶束
5nm
球状胶束
胶束的大小和数目取决于乳化剂的用量
14
乳化剂用量多，胶束的粒子小，数目多
☆对苯二酚：烯类单体常用阻聚剂，无需去除。 运输：铝、铁及钢制槽车。
34
3 60-80%。实验室一般采用的是蒸馏水，工业上用的是具有 一定质量的井水、离子交换水或锅炉冷凝水等。 ☆杂质：影响最大的杂质是Fe、Cl、SO4-、氮和其他有机物， 较高时应进行除氧和去离子处理。
8
乳化剂的分类
高分子乳化剂
表面活性剂乳化剂 按照乳化剂 作用形成稳 定胶束的机 理 低分子乳化剂
高分散性固体粉末乳化剂

2、称0.5g过硫酸铵+2.5mL水于锥形瓶溶解，将此一 半溶液加入上述反应瓶中，于65-69 ℃反应一会， 约15min左右，体系出现蓝光，表明反应开始启动， 再用滴管滴加18mL单体（慢加），约30分钟滴加完.
实验步骤
3、滴加完单体之后，搅拌下再将剩余过硫酸铵溶液慢 慢滴加入三口瓶，该过程保持温度67℃左右，继续搅 拌。
O
O
+ NH4 O S O' CH2
O
CH O C=O
CH3
O
NH4 O
S
O
' CH2 CH
O
O
C=O CH3
实验原理
2、链增长：
O
NH4 NH4
+ O S O CH2 C' H nCH2=CH
O
O C=O
O C=O
O
CH3
CH3
O S O [CH2 CH]n
CH2
C' H
O
O
O
C=O
O=C
CH3
CH
H2 C
.........
OO
C=O C=O
CH3 CH3
H2
C+
CH=CH
..........
OO
C=OC=O
CH3 CH3
实验仪器与药品
电热套、三颈烧瓶、水浴锅、恒压滴压 漏斗、直形冷凝管、电动搅拌器、温度 计、锥形瓶、滴管、小烧杯。
实验装置图
实验步骤
1、加料：在三颈烧瓶中加入3g聚乙烯醇与32mL蒸馏 水，水浴升温到90 ℃，开动搅拌，使聚乙烯醇完全 溶解，然后降温到68-70℃，加入混合溶液 （0.8mLOP-10 乳化剂 +3mL水 可由一组统一配置 后取用） ，搅拌均匀后，再加10.25g（12mL）醋酸 乙烯酯，继续搅拌。