内容发布更新时间 : 2024/5/29 18:56:59星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验三 醋酸乙烯乳液聚合

一、实验目的

1、了解乳液聚合的特点、配方及各组分所起作用。 2、掌握聚醋酸乙烯酯胶乳的制备方法及用途。 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使用一种好。本实验采用 PVA-1788和OP-10两种乳化剂。

聚醋酸乙烯酯（PVAc）乳胶漆具有水基漆的优点，粘度小，分子量较大，不用易燃的有机溶剂。作为粘合剂时 (俗称白胶) ，木材、织物和纸张均可使用。

1、链的引发：

ONH4OSOONH4OSO'O+CH2CHOC=OCH3NH4OOOOSOOSOOCH2'CHOC=OCH3ONH42NH4OOSOO'

2、链的增长：

ONH4OSOONH4OSOO[CH2OCH2'CH+nCH=CH2OOC=OC=OCH3CH3'CH2CHCH]nOC=OCH3OO=CCH3.........

3、链的终止：

.........CH2'CHOC=OCH3+'CHOC=OCH3CH2....................CH2CHOH2C.........OC=OC=OCH3CH3H2CH..........C+CH=OOC=OC=OCH3CH3.........CH2'CHOC=OCH3+'CHOC=OCH3CH2....................CH2

三、实验仪器及设备

1、四口瓶 （250ml） 2、滴液漏斗(125ml) 3、球形冷凝器（30cm） 4、温度计（100℃） 5、搅拌封 6、搅拌马达 7、搅拌器（浆式） 8、水浴锅 四、实验药品

1、醋酸乙烯（工业品 34克） 2、聚乙烯醇（醇解度88％的10％水溶液 37.5克） 3、过硫酸铵（化学纯 0.1克） 4、蒸馏水（44毫升）5、OP-10 0.3克

五、实验步骤

1、安装仪器

2、在四口瓶中加入聚乙烯醇的10%水溶液37.5克（重量）， 乳化剂OP-10 0.3克，蒸馏水44克。

3、开动搅拌，用水浴加热至65℃，加入第一批引发剂（将0.1克引发剂溶于3ml蒸馏水中加入1ml），待完全溶解后用滴液漏斗滴加醋酸乙烯，调节滴加速度先慢后快温度慢慢升至70℃，在70±1℃反应；一小时后加入第二批引发剂1ml；再过一小时后加入第三批引发剂1ml，在二小时内将34克单体加完。

4、在70～72℃保温10分钟，缓慢升温到75℃，保持10分钟，再缓慢升温至78℃，保持10分钟，再缓慢升温至80℃，保持10分钟。

5、撒掉水浴，自然冷却到40℃，停止搅拌，出料。

6、测含固量：取2克乳浊液（精确到0.002克）置于烘至恒重的玻璃表皿上，放于100℃烘箱中烘至恒重计算含固量（约4小时）。

干燥后样品重

含固量 ＝ ×100%

干燥前样品重

含固量×产品量－聚乙烯醇量

转化率 ＝ ×100%

单体重量

注：配制10％聚乙烯醇水溶液的方法：

将3.75克醇解度为88%的聚乙烯醇溶解在34毫升水中，最好先浸泡一段时间，然后在沸水中完全溶解。 六、 实验注意事项

1.按要求严格控制滴加速度，如果开始阶段滴加过快，乳液中出现块状物，使实验失败。

2.严格控制搅拌速度，否则将使料液乳化不完全。

3.滴加单体时，温度控制在70±1℃，温度过高使单体损失。

七、思考题

1) 比较乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合和本体聚合的特点及其优缺点。

图2-6 苯乙烯聚合装置图 1-三口瓶2-冷凝管密封套 3-温度计