醋酸乙烯酯的乳液聚合0PPT课件

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PVAc)最重要的应用是作为胶粘剂，它除具有粘接强度大、耐久性好、粘结层坚韧、利用温度范围宽、制造本钱低廉外，还具有其他胶粘剂不可比拟的无毒、无侵蚀和优良的环保性能，在胶粘剂中所占的比例也愈来愈大。被普遍用于木材加工、家具组装和建筑装璜等领域。

PVAc乳液也存在一些缺点，主若是耐水性差，在湿热条件下其粘接强度会有专门大程度下降，其成膜的抗蠕变性差。因此，为了更好知足市场的要求，扩大其应用范围，许多研究者对PVAc乳液进行改性。要紧集中在共混、共聚、爱惜胶体、乳化体系和引发体系等方面。

一、实验目的

1．把握乳液聚合的实验方式和乳液聚合的特点。

2．把握实验室制备聚醋酸乙烯酯乳液的方式。

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映。

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。经常使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。通常利用复合型乳化剂。乳化剂用量通常为%～%。

临界胶束浓度CMC、亲水亲油平稳值HLB和三相平稳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”。亲水亲油平稳值HLB的大小反映乳化剂的亲水、亲油性偏向的相对大小；三相平稳温度那么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）三种状态稳固存在的最低温度。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，现在的乳液就相当稳固；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，因此必需选择三相平稳点低于聚合反映温度的乳化剂才能够保证乳液聚合反映顺利进行。非离子型乳化剂不存在三相平稳点而只存在“浊点”。所谓浊点是指非离子型乳化剂具有乳化作用的最高温度，高于此温度时乳化剂与水发生相分离而沉淀析出，再也不具有乳化作用，因此选择非离子型乳化剂时必需选择浊点高于聚合反映温度的乳化剂。

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实验三 醋酸乙烯酯的乳液聚合

一、 实验目的:

1．了解乳液聚合的基本原理、基本配方以及乳化剂的作用。

2．掌握乳液聚合的实验技术。

二、 实验原理:

乳液聚合最简单的配方由单体、水、水溶性引发剂、乳化剂四部分组成。乳液聚合是单体在含有乳化剂和引发剂的水介质中，在搅拌和乳化剂作用下，分散成乳液状进行的聚合反应。所用的乳化剂通常为阴离子型的表面活性剂，也可采用非离子型表面活性剂或两种同时使用。表面活性剂分子的一端为极性的亲水基团,另一端为非极性的亲油基团，当它在水相中的浓度大于临界胶束浓度时，既形成聚集体—胶束。这时胶束成为聚合的场所，链的增长、终止都在胶束中进行。所以乳液聚合具有独特的机理并有许多显著的优点。聚合速率快，低温转化率高，产物分子量大，分子量分布窄，而且有效地排除反应热。乳液聚合产物可直接用作涂料或粘合剂。乳液聚合是制备高聚物的一种重要方法。对于乳胶漆、粘合剂、纸张及皮革处理等，可直接采用乳液。本实验所得的产物又称为“乳白胶”，可直接作为粘合剂使用,用来粘结木材、纸张和织物。

三、 实验仪器及试剂:

电动搅拌马达、调压变压器、封闭式电炉、水浴锅、小天平(100g)、四口烧瓶(250ml)、球形冷凝管、温度计(100℃)、恒压滴液漏斗、氮气导管、N2气袋、量筒、烧瓶等。醋酸乙烯酯(C.P.)、聚乙烯醇(C.P.)、OP—10（C.P.）、十二烷基硫酸钠(10％)、过硫酸钾(C.P.)、乙酸钠(C.P.)、碳酸氢钠(C.P.)、邻苯二甲酸二丁酯(C.P.)。

四、 实验步骤:

1. 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管、恒压滴液漏斗和氮气导管的250ml的四口烧瓶中，加入浓度为5%聚乙烯醇50g，再加入OP-10：1g，10%十二烷基硫酸钠溶液5g，搅拌并升温。

2. 当温度升至72℃时，加入过硫酸钾0.25g，乙酸钠0.20g，并开始滴加13g（约14ml）醋酸乙烯酯，滴加时，水浴温度维持在80℃左右，滴加时间30分钟。

实验三 醋酸乙烯酯的乳液聚合

一、实验目的

1、加深对乳液聚合基本原理及其特点的了解。

2、掌握乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯的实验方法。

二、实验原理

单体在水相介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合，称乳液聚合。其主要成

份是单体、水、引发剂和乳化剂。引发剂常采用水溶性引发剂。乳化剂是乳液聚合的重

要组份，它可以使互不相溶的油－水两相，转变为相当稳定难以分层的乳浊液。乳化剂

分子一般由亲水的极性基团和疏水的非极性基团构成，根据极性基团的性质可以将乳化

剂分为阳离子型、阴离子型、两性和非离子型四类。当乳化剂分子在水相中达到一定浓

度，即到达临界胶束浓度（ CMC ）值后，体系开始出现胶束。胶束是乳液聚合的主要

场所，发生聚合后的胶束称作为乳胶粒。随着反应的进行，乳胶粒数不断增加，胶束消

失，乳胶粒数恒定，由单体液滴提供单体在乳胶粒内进行反应。此时，由于乳胶粒内单

体浓度恒定，聚合速率恒定。到单体液滴消失后，随乳胶粒内单体浓度的减少而速率下

降。

乳液聚合的反应机理不同于一般的自由基聚合，其聚合速率及聚合度式可表示如下：

式中N为乳胶粒数，NA是阿佛加德罗常数。由此可见，聚合速率与引发速率无关，

而取决于乳胶粒数。乳胶粒数的多少与乳化剂浓度有关。增加乳化剂浓度，即增加乳胶

粒数，可以同时提高聚合速度和分子量。而在本体、溶液和悬浮聚合中，使聚合速率提

高的一些因素，往往使分子量降低。所以乳液聚合具有聚合速率快、分子量高的优点。

乳液聚合在工业生产中的应用也非常广泛。

醋酸乙烯酯（VAc）的乳液聚合机理与一般乳液聚合相同。采用水溶性的过硫酸盐为

引发剂，为使反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入。聚合中常用的乳化剂是聚乙

烯醇（PVA）。实验中还常采用两种乳化剂合并使用，其乳化效果和稳定性比单独便用一

种好。本实验采用十二烷基苯磺酸钠和TX-10复配乳化剂。

聚醋酸乙烯酯（PVAc）胶乳漆具有水基漆的优点，粘度小，分子量较大，不用易燃

醋酸乙烯酯乳液聚合-白乳胶的制备

一、实验目的

学习聚醋酸乙烯酯乳胶的合成原理和方法，加深对乳液聚合的理解。

二、实验原理

乳液聚合是聚合反应方法之有，它是借助乳化剂（本实验OP-10）的作用和机械搅拌将单体（醋酸乙烯酯）分散在介质（聚乙烯醇水溶液）中形成乳状液。并在引发剂（过硫酸铵）作用下进行的聚合反应。本实验的反应产物即为聚醋酸乙烯酯，不必分离即可用作粘合剂。

反应式：

nCH2=CH (CH2 CH)nOCOCH3OCOCH3（引发剂）过硫酸铵

三、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。

四、物理常数

名称 分子量 熔点/℃ 沸点/℃ 折光率/n20 比重 颜色和形态 溶解度

醋酸乙烯酯 740.8 -93.2 72.2 1.3953 0.940 无色易燃液体，有甜的醚香味。 与乙醇混溶，能溶于乙醚、丙酮、氯仿、四氯化碳等有机溶剂，不溶于水。易聚合。

五、实验装置图

六、实验步骤

（1）安装仪器。 （参见上图）

（2）加料。在三颈烧瓶中加入8%聚乙烯醇溶液 30mL、OP-10 乳化剂 1mL后，不断搅拌。水浴加热至 70℃。（此时或有乳白色出现！）

（3）从回流冷凝管上口加入第一批引发剂（10%过硫酸钾）0.4mL。然后以每分钟10滴的速度加入醋酸乙烯酯单体，不断搅拌，70℃保温，直至单体加完为止。（加完单体需用时 1.5h

左右！）

（4）引发剂采用间歇滴加方式投料，每隔 0.5h 加 2 滴，以保证聚合反应正常进行。

（5）单体加完后，缓慢升温至 80℃，不断搅拌，再保温 0.5h。再升温至 90℃，保温 0.5

h，最后升温至95摄氏度，再保温 20min。

（6）将水泵接通冷凝管上口，抽吸排除未聚合的残留单体，冷却后即可出料。