乳化反应的引发剂与乳化剂的种类与选择原则
引发剂的分类及比较
引发剂的分类及比较引发剂就是乳液聚合的重要组分之一,其种类与用量等影响产品的性能质量。
常用的引发剂有自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、阴离子聚合引发剂与配位聚合引发剂。
乳液聚合中常用的为自由基聚合引发剂,它可分为不同种类。
1乳液聚合引发剂的种类1、1偶氮类引发剂偶氮类引发剂就是指分子中含有偶氮基的一类化合物,有偶氮二异丁睛引发剂与偶氮二异庚睛引发剂。
偶氮二异丁睛就是常用的引发剂,一般在45 9C-- 65℃使用,热分解只产生一种自由基,该引发剂分解为一级反应,比较稳定。
一般在低于80℃条件下使用较好,因为超过80℃就会激烈分解。
偶氮类化合物作引发剂与过氧化物相比有很多优点,它氧化能力小,在50℃一80℃能以适宜的速度分解,其分解速度受溶剂影响较小,无诱导分解,碰撞时也不会爆炸,产品易提纯,价格便宜。
1、2有机过氧类引发剂有机过氧化物分子中存在过氧弱键,可理解为过氧化氢的衍生物。
其中一个氢原子被取代的称氢过氧化物,两个氢被取代的称过氧化物。
该类引发剂按结构与性能特点常分成以下几类。
1. 2. 1氢过氧化物引发剂常见的有异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢两种,过氧化氢就是过氧化物的母体。
过氧化物分解后,形成两个氢自由基。
该类过氧化物活化能都很高,可用于高温体系中,一般很少单独使用,可与还原剂配合使用构成氧化一还原引发体系,用于室温或低温聚合体系,该类引发剂可按不同方式分解。
1.2.2过氧化二酰类二酰基过氧化物分解时,一般按两步进行,首先分解成酰氧白由基,若单独存在则引发反应,若不单独存在则进一步分解,生成稳定的碳自由基。
苯甲酰(BPO)就是常见的过氧化引发剂,分子中0-0键的电子云密度大而相互排斥,容易断裂,一般在60- 80℃分解。
它第一步均裂成苯甲酰自由基,第二步分解成苯自由基,并放出CO2,但分解不完全。
二酰基过氧化物引发剂活性较高,活性与其结构关系很大。
芳酰类比较稳定,酯酰类活性较大,其a一H越少活性越大,不对称二酰过氧化物的活性更高,一般不单独使用。
浅析乳液聚合的合成原理及和材料及稳定性
浅析乳液聚合的合成原理及和材料及稳定性在乳液聚合过程中,乳化剂的种类、用量与用法、pH值、引发剂的类型、搅拌形状与搅拌速度、加料方式、聚合工艺等都会影响到聚合物乳液的稳定性。
功能性单体如硅烷偶联剂、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟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,容易产生絮凝现象,极易破乳。
因而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。
聚合物乳液承受外界因素对其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,但有时也会形成大量肉眼看不到的、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。
凝聚物的生成在乳液研究和生产中具有极大的危害性,它不仅降低单体的有效转化率,增加聚合装置的停机时间和处理的费用,而且还会加大各釜和各批次间产品性能的不一致性,污染环境。
目前比较权威的用于解释聚合物乳液稳定性的理论是双电层理论和空间位阻理论。
乳胶粒子的表面性质与吸附或结合在其上的起稳定作用的物质有关,酸性、碱性离子末端以及吸附在乳胶粒表面上的乳化剂在一定的pH值下都是以离子形式存在的,使乳胶粒子表面带上一层电荷,从而在乳胶粒子之间就存在静电斥力,乳胶粒难于互相接近而不发生聚结。
当乳胶粒表面吸附有非离子型乳化剂或高分子保护胶体时,其稳定性则与空间位阻有关。
乳化剂的选择是决定乳液聚合体系稳定性的关键因素之一。
乳化剂虽不直接参与反应,但乳化剂的种类及用量将直接影响到引发速率、链增长速率以及聚合物的分子量和分子量分布。
此外乳化剂的类型、用量和加入方式对乳胶粒的粒径和粒径分布、乳液粒度也有着决定性的影响。
乳化反应的引发剂与乳化剂的种类与选择原则
引发剂:引发剂,指一类容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物,可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应,也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。
引发剂一般是带有弱键、易分解成活性种的化合物,其中共价键有均裂和异裂两种形式。
又称启动剂。
能使正常细胞转变为显性肿瘤细胞的化学致癌物。
引发剂具有下述特点:本身有致癌性,必须在促长剂之前给予,单次接触或染毒即可产生作用,其作用可累加,而不可逆,不存在阈量;可产生亲电子物质与细胞大分子(DNA) 共价结合,绝大多数为致突变物。
例如,反-4-乙酰氨基茋为引发剂。
引发剂能引发单体进行聚合反应的物质。
不饱和单体聚合活性中心有自由基型、阴离子型、阳离子型和配位化合物等,目前在胶黏剂工业中应用最多的是自由基型,它表现出独特的化学活性,在热或光的作用下发生共价键均裂而生成两个自由基,能够引发聚合反应。
引发剂在胶黏剂和密封剂的研究和生产中作用很大,丙烯酸酯溶剂聚合制备压敏胶,醋酸乙烯溶剂聚合制造建筑胶和建筑密封胶,合成苯丙乳液、乙丙乳液、VAE乳液、丁苯胶乳、氯丁胶乳、白乳胶等,接枝氯丁胶黏剂,sBs接枝胶黏剂,不饱和聚酯树脂交联固化,厌氧胶固化,快固丙烯酸酯结构胶黏剂固化等,都必须璃用引发剂。
引发剂可以直接影响聚合反应过程能否顺利进行,也会影响聚合反应速率,还会影响产品的储存期。
编辑本段分类引发剂种类很多,在胶黏剂中常用的是自由基型引发剂,包括过氧化合物引发剂和偶氮类引发剂及氧化还原引发剂等,过氧化物引发剂又分为有机过氧化物引发剂和无机过氧化物引发剂。
[2]1、有机过氧化物引发剂有机过氧化合物的结构通式为F—O-O-H或R—0—0—R,R为烷基、酰基、碳酸酯基等。
.有机过氧化合物分为如下6 类(1) 酰类过氧化物(过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰)。
(2) 氢过氧化物(异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢)。
(3) 二烷基过氧化物(过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯)。
聚异丁烯乳液的乳化技术原理-概述说明以及解释
聚异丁烯乳液的乳化技术原理-概述说明以及解释1.引言概述部分的内容可以包括对聚异丁烯乳液乳化技术的基本介绍和背景,以便读者能够对接下来的内容有一个整体的了解。
以下是概述部分的一种可能的内容:1.1 概述聚异丁烯乳液是一种重要的胶粘剂和涂料成分,具有广泛的应用领域。
乳化技术是制备聚异丁烯乳液的关键过程,通过将聚异丁烯溶解在水相中形成稳定的乳液态,实现其在水基胶粘剂和涂料中的应用。
乳化技术是将两种本来不相溶的液体通过添加表面活性剂和机械剪切等方法,使其混合形成乳状分散体系的过程。
乳化技术在聚异丁烯乳液制备中起着关键作用,能够将聚异丁烯完全分散在水中,并且保持其稳定性和均匀性,从而实现良好的应用性能。
本文将对聚异丁烯乳液的乳化技术原理进行深入探讨。
首先介绍乳化技术的定义和背景,阐明其在聚异丁烯乳液制备中的重要性。
然后,将重点介绍聚异丁烯乳液的应用领域,展示其在胶粘剂和涂料等领域的广泛运用。
最后,将详细介绍聚异丁烯乳液的制备原理,包括表面活性剂的选择、乳液稳定性的控制等方面内容。
通过本文的阐述,读者将能够深入了解聚异丁烯乳液的乳化技术原理,从而更好地理解乳化技术在聚异丁烯乳液制备中的应用和影响,为进一步研究和应用提供参考。
接下来,本文将按照以下结构进行详细的阐述。
文章结构部分的内容应包括对整篇文章的组织结构进行介绍,包括各个章节的标题和内容概述,让读者能够清晰地了解整篇文章的逻辑结构和内容安排。
以下是文章1.2文章结构部分的内容建议:1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个主要部分,共涵盖了聚异丁烯乳液的乳化技术原理的相关内容。
引言部分(Chapter 1)主要介绍了本文的概述、文章结构和目的。
首先,简要概述了聚异丁烯乳液的乳化技术原理的重要性。
其次,介绍了本文的章节结构和每个章节的基本内容。
最后,明确本文的目的,即通过对聚异丁烯乳液的乳化技术原理的深入研究,探讨其在聚异丁烯乳液制备中的应用和发展前景。
苯乙烯乳液聚合聚合速率
苯乙烯乳液聚合聚合速率一、引言苯乙烯作为一种重要的单体,在合成高分子材料领域具有广泛的应用。
乳液聚合是一种常用的苯乙烯聚合方法,具有反应速率快、分子量分布窄、反应条件温和等优点。
聚合速率是影响乳液聚合效果的关键因素之一,因此研究苯乙烯乳液聚合速率对于优化聚合工艺、提高产品质量具有重要意义。
本文将详细探讨苯乙烯乳液聚合速率的影响因素及其调控方法。
二、乳液聚合速率的影响因素1.引发剂浓度:引发剂是乳液聚合反应的起始剂,其浓度直接影响聚合速率。
一般来说,引发剂浓度越高,聚合速率越快。
然而,过高的引发剂浓度可能导致反应失控,产生副反应,因此需选择合适的引发剂浓度。
2.温度:温度是影响聚合速率的重要因素。
一般来说,随着温度的升高,聚合速率加快。
但温度过高可能导致乳液稳定性下降,甚至发生爆聚,因此需要选择合适的反应温度。
3.搅拌速度:搅拌速度影响乳液中单体和引发剂的分布,进而影响聚合速率。
适当的搅拌速度有利于提高聚合速率和乳液稳定性。
4.乳化剂类型和浓度:乳化剂是影响乳液稳定性的关键因素,同时也对聚合速率产生影响。
不同类型的乳化剂和浓度会对聚合速率产生不同的影响,因此需选择合适的乳化剂类型和浓度。
三、苯乙烯乳液聚合速率的调控方法1.优化引发剂浓度:通过调整引发剂的浓度,可以控制聚合速率。
在实际操作中,可以根据产品需求和反应条件,选择合适的引发剂浓度,以达到最佳的聚合效果。
2.控制反应温度:选择合适的反应温度,既可以保证乳液稳定性,又可以提高聚合速率。
在实际操作中,可以通过调整加热或冷却设备,精确控制反应温度。
3.调整搅拌速度:适当的搅拌速度可以提高乳液中单体和引发剂的分散效果,增加反应接触面积,从而提高聚合速率。
在实际操作中,可以根据乳液的性质和反应需求,调整搅拌速度。
4.选择合适的乳化剂和浓度:乳化剂的选择和浓度对乳液稳定性和聚合速率都有重要影响。
在实际操作中,可以根据乳液的稳定性和聚合速率的需求,选择合适的乳化剂和浓度。
乳液聚合
3.12.4 乳液聚合
1、乳液聚合的基本配方 组分 水相:水, 乳化剂, 引发剂;油相:单体
用量(份) 100 0.5~2
2、乳化剂和乳化作用
0.5~2
20~80
肥皂(硬脂酸钠)和洗衣粉(烷基磺酸钠)是最重要和 常用的乳化剂。
◆ 乳化剂在水中的存在形态: 乳化剂在水中以分子分散 (即完全溶解的部分)和“胶 束”两种形式均匀分散在水中。 ◆ 单体在溶有乳化剂的水中的存在形态:
5、乳液聚合动力学
Vp == kp′[M] N / 2 ( 单位:个分子/ ml.s)
Vp == kp [M] N/2N0 (单位:mol/L.s) (3-15)
Xn == kp [M] N /ρ Vp == kp [M] [ I ]2/5 [E]3/5 Xn == kp [M] [ I ]-2/5 [E]3/5 (3-16) (3-17) (3-18)
第3步,当温度达到50℃时将过硫酸钾水溶液缓
慢滴加入三口瓶,乳液聚合即平稳进行 ◆控制氧化剂过硫酸钾滴加速率即可控制聚合反应度
◆ 乳液聚合特点 1.水作介质安全廉价,散热和温度控制容易 2. 在较低温度可达到较高聚合速率和聚合度 3. 即使合成橡胶之类的特高相对分子质量的聚合物,乳 液聚合时的黏度都很低, 4.聚合物与乳化剂的彻底分离相当困难,某些性能(如 电绝缘性)必然受到一定影响
mol /L
g/L
222 250 278 288 272 349
36 53 71 20 33
20 ~ 70 50 ~ 70 50 ~ 60 35 ~ 60 35 ~ 80 50 ~ 70
0.05
0.0065
0.00044
5.6 1.6 0.13 2.6 2.3 0.4
聚合物引发剂
聚合物引发剂、选择及影响因素引发剂是乳液聚合的重要组分之一,其种类和用量等影响产品的性能质量。
常用的引发剂有自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、阴离子聚合引发剂和配位聚合引发剂。
乳液聚合中常用的为自由基聚合引发剂,它可分为不同种类。
1乳液聚合引发剂的种类1. 1偶氮类引发剂偶氮类引发剂是指分子中含有偶氮基的一类化合物,有偶氮二异丁睛引发剂和偶氮二异庚睛引发剂。
偶氮二异丁睛是常用的引发剂,一般在45 9C-- 65℃使用,热分解只产生一种自由基,该引发剂分解为一级反应,比较稳定。
一般在低于80℃条件下使用较好,因为超过80℃就会激烈分解。
偶氮类化合物作引发剂与过氧化物相比有很多优点,它氧化能力小,在50℃一80℃能以适宜的速度分解,其分解速度受溶剂影响较小,无诱导分解,碰撞时也不会爆炸,产品易提纯,价格便宜。
1. 2有机过氧类引发剂有机过氧化物分子中存在过氧弱键,可理解为过氧化氢的衍生物。
其中一个氢原子被取代的称氢过氧化物,两个氢被取代的称过氧化物。
该类引发剂按结构与性能特点常分成以下几类。
1. 2. 1氢过氧化物引发剂常见的有异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢两种,过氧化氢是过氧化物的母体。
过氧化物分解后,形成两个氢自由基。
该类过氧化物活化能都很高,可用于高温体系中,一般很少单独使用,可与还原剂配合使用构成氧化一还原引发体系,用于室温或低温聚合体系,该类引发剂可按不同方式分解。
1.2.2过氧化二酰类二酰基过氧化物分解时,一般按两步进行,首先分解成酰氧白由基,若单独存在则引发反应,若不单独存在则进一步分解,生成稳定的碳自由基。
苯甲酰(BPO)是常见的过氧化引发剂,分子中0-0键的电子云密度大而相互排斥,容易断裂,一般在60- 80℃分解。
它第一步均裂成苯甲酰自由基,第二步分解成苯自由基,并放出CO2,但分解不完全。
二酰基过氧化物引发剂活性较高,活性与其结构关系很大。
芳酰类比较稳定,酯酰类活性较大,其a一H越少活性越大,不对称二酰过氧化物的活性更高,一般不单独使用。
乳化剂的分类并举例
乳化剂的分类并举例乳化剂以水为分散物质的乳液涂料是以汇聚乳液为基本,色浆、填充料、改性剂分散在其中而构成的水溶性分散管理体系。
因为乳液涂料具备可自来水稀释液、工程施工便捷、速干、难燃、微毒、环保节能、涂层特性出色等特性,被普遍用以工程建筑內外涂料、工业级漆、化学纤维解决、造纸工业等多种多样主要用途,是当今涂料产业发展的关键方位之一。
乳化剂的分类:乳化剂是典型性的表面活性剂,阳离子型、正离子型、俩性、非无机化合物表面活性剂都可以作为乳化剂。
作为乳化剂的阳离子表面活性剂有烷基醚硫氰酸钾、脂肪醇硫氰酸钾、烷基磺酸盐等;俩性表面活性剂有磺酸酯、盐酸酯、磷酸酯;非正离子表面活性剂有聚氧乙烯烷基醚、聚氧医用乙醚芳香族醚、山梨糖醇、山梨糖醇酐以及油酸酯、甘露醇和脱干甘露醇以及油酸酯等。
一般来说,可以在乳液汇聚中产生胶团并能引起缩聚反应的乳化剂,一般是氧原子数在10-12之上的表面活性剂。
此外,乳化剂还能在乳液缩聚反应中合缩聚反应完毕后授予乳液分散增稠剂,且不与单个和引发剂以及他添加物反映,不可以给涂料产生负面影响(危害涂料的调配、运输和施胶工程施工等)。
目前为止,都还没统一的规范用于挑选乳液汇聚用乳化剂。
各种各样乳化剂的挑选仍必须根据不断试验以分辨好坏。
这儿例举一些挑选乳化剂的工作经验。
1.甄选无机化合物乳化剂,因为它授予分散颗粒以静电作用,根据静电感应排斥力功效使乳液得到分散增稠剂。
2.选用阳离子型乳化剂和非无机化合物乳化剂互用,可获得更强的乳状液和乳液平稳实际效果。
3.挑选与乳状液物质结构相近的乳化剂,以提高乳状液实际效果。
4.应用对单个有更倍加溶工作能力的乳化剂。
5.常用乳化剂不可影响乳液缩聚反应,并有优良的汇聚可靠性和储藏性。
乳液聚合习题及答案
乳液聚合习题1 什么是乳液聚合乳液聚合的特点是在用水或其他液体作介质的乳液中,按胶束机理或低聚物机理生成彼此孤立的乳胶粒,并在其中进行自由基加成聚合或离子加成聚合来生产高聚物的一种聚合方法。
优点:1 反应热易排出2 具有高的反应速率和高的分子量3 水作介质,安全、价廉、环保缺点1 需经一系列后处理工序,才能得到聚合物2 具有多变性3 设备利用率低。
2 什么是增溶现象乳化作用及搀合作用分别是什么在水中溶解度很小的某些油类和烃类,加入少量乳化剂后,其溶解度显著增大的现象,称作增溶现象。
3 什么是临界胶束浓度(CMC)临界胶束浓度:乳化剂能形成胶束的最低浓度或表面活性剂分子形成胶束时的最低浓度叫临界胶束浓度(简称CMC),CMC越小,越易形成胶束,乳化能力越强。
4 解释乳液聚合体系的物理模型分散阶段(加引发剂前)、阶段Ⅰ(乳胶粒生成阶段)、阶段Ⅱ(乳胶粒长大阶段)、阶段Ⅲ(聚合完成阶段)5 乳液聚中,分散阶段单体和乳化剂的去向乳化剂(三种形式):单分子(水相)、胶束、被吸附在单体珠滴表面单体(三个去向):单体珠滴、单分子(水相)、被增溶在胶束中6 乳液聚合的阶段Ⅰ,乳胶粒形成阶段,乳化剂的去向乳化剂(四个去处/形式):单分子(水相)、胶束、被吸附在单体珠滴表面、吸附在乳胶粒表面上单体(三个去向):单体珠滴、单分子(水相)、被增溶在胶束和乳胶粒7 乳液聚合三个阶段的特征8 什么是凝胶效应玻璃化效应产生原因友增多。
在阶段3随着转化率的提高反应区乳胶粒中单体浓度越来越低,反应速率本来应该下降,但是恰恰相反,在反反应速率不仅不下降,反而随转化率的增加而大大地加速。
这种现象凝胶效应。
阶段3后期,当转化率增至某一值时,转化速率突然降低至零,这种现象叫作玻璃化效应。
因为在阶段111乳胶粒中聚合物浓度随转化率增大而增大,单体一聚合物体系的玻璃化温度Tg也随之提高。
当转化率增大到某一定值时,就使得玻璃化温度刚好等于反应温度。
乳液聚合用的引发剂必须是水溶的引发剂用量增大反应速
乳液聚合用的引发剂必须是水溶的.引发剂用量增大,反应速度快,胶膜拉伸强度增大,但乳液不稳定易破乳凝聚.用量过少,聚合反应慢[6].引发剂用量和滴加方式会影响乳液聚合物的分子量大小,分子苯丙乳液合成1.2.1 配方去离子水75.84 mL 甲基丙稀酸甲酯 2.85 mL苯乙烯33.2 mL甲基丙稀酸丁酯34.4 mL丙稀酸1.2 mL聚乙烯醇0.3 g阴离子表面活性剂D 1.31 g过硫酸钾0.38 g非离子表面活性剂T 3.28 mL碳酸氢钠0.189 6 g氨水1.2.2 操作方法(1)配制一定百分含量的过硫酸钾水溶液以及一定百分含量的碳酸氢钠的水溶液.(2)称取阴离子表面活性剂D 1.31 g加入25.0 g水(额外添加)中配成5%的水溶液,再加入15 g水稀释,加入非离子活性剂T 3.28 mL.称取聚乙烯醇0.3 g加入5.7 g水(额外添加)配成5%的水溶液,再加入15.0 g水稀释.取上述过硫酸钾水溶液12.67 mL,用10.0 g水稀释.(3)在乳化器中加入部分原料进行单体预乳化.包括去离子水,活性剂稀释液,苯乙烯,甲基丙稀酸丁酯,丙稀酸.剧烈搅拌后,成一乳白色混合物.(4)制备种子乳液:当三口烧瓶的温度在50℃时,加入部分水,部分乳化剂和部分引发剂,再加入部分预乳化液,慢慢升温至反应放热,表明乳液聚合反应已经开始.最后温度控制在70~90℃之间.(5)配制滴加乳液:把剩余的乳化液和剩余药品加入乳液加料斗中,剧烈搅拌使之混合均匀制成滴加乳液.(6)最后把剩余的引发剂和滴加乳液连续的加入反应器中,在 3.5 h内滴完.滴加速度120 L·h-1.(7)加完乳液后,恒温1 h,待反应完全.再冷却至70℃ ,恒温30 min后,冷却至40℃以下,调节pH值在8~9之间,即得具有微蓝色乳光的乳白色粘稠状液体.1.3 乳液的性能测试项目1.3.1 外观观察乳液中有无颗粒结块,以判断其聚合质量[4].1.3.2 粘度使用涂4杯测粘度.当乳液总量较小时,可使用落球粘度法,测相对值,即用直径为8.118 mm 的刚球,用秒表记录在5 mL量筒乳液中,移动3 mm所需的时间[4].1.3.3 Ca2+稳定性在100 mL试管中,按V乳液∶VCa Cl2=4∶1比例配制溶液.在乳液中加入0.5%Ca Cl2溶液混合.静置24 h.无沉淀物为合格[5].1.3.4 水稀释稳定性在10 mL试管中,按V乳液∶V去离子水=1∶4比例,在乳液中加入去离子水.混合均匀后静置24 h.无沉淀物为合格[4].1.3.5 固含量按国标,用常压加热法测定,即将1~2 g乳液于105℃的电热恒温干燥箱中干燥2 h,至恒重,称重计算固含量[4].乳液固含量S按下式计算S=(W1/W0)×100(%)其中:W1,W0分别为恒重后及干燥前乳液重量(g)1.3.6 膜的耐水、耐酸碱性将涂有乳液的玻璃载片在室温下干燥后,分别浸入去离子水,5%硫酸溶液和氢氧化钠饱和溶液中放484西南师范大学学报(自然科学版)摘要:以水作溶剂,苯乙烯,丙稀酸酯,丙稀酸,聚乙烯醇等共聚合成乳液,探索了聚合乳液的物料组成及反应温度、反应时间、加料时间及引发剂的用量对共聚乳液性能的影响,并在此基础上进一步制备了乳胶内墙涂料,确定了颜基比及各种填料的较好用量.测试并报道了乳液及内墙涂料的性能试验结果,最后给出了乳液和内墙涂料较佳的合成工艺.关键词:苯丙乳液;内墙涂料;乳胶漆建筑乳胶漆在中国建筑漆中已成为主要产品.但是乳胶漆大量用于建筑在中国走了很长的路.距今已有45年的历史.45年间乳胶漆的发展经历了3次高潮[1].目前,作为建筑乳胶漆用的乳液,在我国开发生产的有:聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯顺丁稀二酸二丁酯共聚乳液、醋酸乙烯丙稀酸酯共聚乳液、氯乙烯偏氯乙烯共聚乳液、苯乙烯丙稀酸酯共聚乳液、纯丙稀酸酯共聚乳液以及醋酸乙烯叔碳酸乙烯酯共聚乳液等.因为在合成工艺和性质上的优越性以及价格相对较低的原因,苯乙烯丙稀酸酯共聚乳液在各种乳胶漆的调制上得到了广泛的应用[2]. 通常的溶剂型涂料在合成中使用了不同品种、不同数量的有机溶剂,主要成膜物溶解为稀薄的溶液,利于涂料的施工.但溶剂易燃、有毒、污染环境,且经济上造成一定的浪费,各国都在尽量减少有机溶剂在涂料中的使用.但是苯丙乳胶涂料是一种水溶性的乳胶漆.它克服了以往普通聚乙烯醇类涂料的缺点.苯丙乳胶漆耐水、耐碱、耐擦性好,而且涂膜的耐候性、附着力都有上好的表现,且价格适中,制备工艺稳定[3].因此,为满足普通家庭或者单位的大众化需求,本着经济实惠的原则,并兼顾生产过程及开发的能力,通过对苯丙乳液的改性,研制出高档次的内墙涂料.1 实验部分1.1 仪器与试剂电热恒温干燥箱,高速搅拌机,ME-100高剪切混合乳化机.甲基丙稀酸甲酯,甲基丙稀酸丁酯,苯乙烯,丙稀酸,聚乙烯醇为工业品,过硫酸钾,碳酸氢钠,氨水,各种表面活性剂等为分析纯试剂,水为去离子水.①收稿日期:200406 10作者简介:张树鹏(1979),男,吉林长春人,硕士研究生,主要从事材料化学方面的研究.通讯作者:傅相锴,教授,博士生导师.通家庭或者单位的大众化需求并且制备工艺简单.(2)本文的苯丙共聚乳液具有丙酸酯类聚合物的耐老化性、耐候性好,不泛黄等优点,它的外观细腻,附着力强,成膜后耐碱、耐水、耐擦拭性好.可以用作建筑涂料基料.苯丙乳液用苯乙烯作为硬单体代替了部分价格较贵的甲基丙烯酸酯,其综合性能虽然略低于纯丙共聚乳液,但成本显著下降,因此仍然具有明显的技术、经济效益,尤其用于内墙具有很好的性价比.展望目前涂料技术的发展,可归纳两个方面[6]:(1)大量研究表明,造成室内空气污染主要有两大因素:通风和建筑材料.空气调节设备的使用,导致室内外空气交换量大大减少;建筑和装修材料释放的挥发性有机物被大量浓缩,造成空气污染,危害人体健康.因此,调整配方,工艺减少建筑和装修材料挥发性有机物排放,是乳胶漆面对加强环境保护的重大课题.(2)深入研究漆膜的结构形态,调变聚合物分子在漆膜中的堆砌形态以提高漆膜的性能,是乳胶漆研究的另一重大课题.苯丙类弹性胶乳虽然具有优良的耐候性、成膜性能以及抗紫外光等优点,被广泛的应用在建筑物外墙等领域⑴,但在某些特殊场合使用时,仍有许多不足,如:耐玷污性、耐化学品性、机械力学性能差,限制了其进一步应用,而环氧树脂优异的耐碱性、耐化学品性、耐溶剂性、机械强度高、具有良好的附着力pm。
乳液聚合的影响因素
乳液聚合的影响因素(2007-03-09 15:48:57)转载分类:现代水性涂料一、乳化剂影响(1)乳化剂浓度[s]的影响[s]越大,胶束数目越多,按胶束机理成核的乳胶粒数Np也就越多,乳胶粒的直径Dp也就越小对于水中溶解度不大的单体的乳液聚合,Np∝[s]0.6[s]越大,分子量Mn越高,聚合反应速率Rp越大。
(2)乳化剂种类的影响特性临界参数CMC,聚集数及单体的增溶度各不相同CMC越小和聚集数越大的乳化剂成核几率大,所生成的乳胶粒数Np就越大,乳胶粒直径Dp越小,且聚合反应速率Rp大及聚合物分子量高;增溶度大的乳化剂所生成的增溶胶束多,成核几率高,故可生成更多的乳胶粒。
二、引发剂的影响引发剂浓度[I]增大,Mn降低Rp提高三、搅拌速度的影响搅拌的一个重要作用就是把单体分散成单体珠滴,并有利于传热和传质。
(1)搅拌速度对乳胶粒直径的影响在乳液聚合中的分散阶段,搅拌强度不宜太高,否则会使单体分散成更小的单体珠滴,每立方厘米水中单体珠滴的表面积更大,在单体珠滴表面所吸附的乳化剂量增多,致使每立方厘米水中胶束数目减少,胶束成核几率下降,故生成的乳胶粒数目减少、乳胶粒直径增大。
所以搅拌强度增大时,乳胶粒的直径不但不减小,反而增大。
(2)搅拌速度对聚合反应速率的影响一方面,每立方厘米中乳胶粒数目减少,反应中心减少,聚合反应速率降低;另一方面,会使混入乳液聚合体系中的空气增多,而空气中的氧是自由基反应的阻聚剂,会使聚合反应速率降低。
(3)搅拌对乳液稳定性的影响过于激烈的搅拌同时会使乳液产生凝胶,甚至破乳。
四、反应温度的影响温度高,Mn降低,Rp增大温度高,乳胶粒数目Np增大,粒径Dp减小。
温度高,乳液稳定性降低。
五、单体相比的影响相比M0为乳液聚合中初始加入的单体和水的质量比乳胶粒的平均直径随相比的增大而增大单体转化率随相比的增大而降低六、电解质的影响电解质的用量盐析降低CMC 提高乳化剂有效比率如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!。
乳化剂的选择及其对乳液聚合的作用
乳化剂的选择及其对乳液聚合的作用摘要乳化剂属于活性物质,目前由于食品加工技术的提升,使得乳化剂在食品加工过程中扮演着相当重要的角色,受到广泛重视。
鉴于此,本文就乳化剂的影响与作用进行了探讨。
关键词乳化剂;分类;作用1 乳化剂的选择选择乳化剂最常用的方法是HLB法和PIT法。
在选择乳化剂时,当配方中的乳化剂的HLB值能与被乳化的油相所需要的HLB值相近时,会产生较好的乳化效果。
1.1 HLB法HLB值是乳化剂的亲水亲油平衡值,代表分子疏水性基团和亲水性基团对水溶性贡献的相对权重。
表面活性剂的HLB值及其应用列于表。
设计乳液配方的步骤如下:1)决定乳状液的类型;2)选用何种油脂或被分散的物质值,或计算出所需的HLB值。
再查出油相所需的HLB;3)根据油相需要的HLB 值,可先选择习惯的“乳化剂对”,例如制备O/W乳状液时,可选用HLB>6的乳化剂为主,HLB6的乳化剂为辅;4)如果制备的乳状液不理想,则应更换“乳化剂对”。
在设计乳液配方中,往往配方中油相不是单一的化学组分,这时可利用HLB值的加和性计算出混合组分的HLB值。
1.2 PIT法HLB法没有考虑温度对乳化剂的亲水性的影响,而温度对非离子乳化剂的影响却更为显著。
当温度提高时亲水基的水化程度减小,低温时形成的O/w型乳状液,在高温时可能转变为W/O型乳状液,反之亦然。
所以,在一特定的体系中,此转变温度就是该体系内乳状液,反之亦然。
用3%~5%的非离子乳化剂来乳化等体积的油和水,加热到不同的温度并搅拌,用电导测定乳状液的转相发生时的温度,即为转相温度。
对于O/W型乳状液,一种合适的乳化剂其PIT值应比乳状液的保存温度高20~60℃,对于W/O型乳状液,其合适的乳化剂的PIT值应比保存温度低10~40℃。
实验发现,在PIT值附近制得的乳状液颗粒很小,但不稳定。
要制得稳定的O/w型乳状液,需采用低于PIT值2~4℃的温度制备乳状液,然后冷却至保存温度,乳液的稳定性最高。
乳液聚合原理
NaO
O
O
P O(CH2)m O P ONa
OC12H25
OC12H25
双烷氧基双磷酸盐 Gemini 表面活性剂
O
S O 3 N a
O
O
S O 3 N a
二聚体磺酸盐阴离子Gemini
表面活性剂
O O
O
C O O N a C O O N a
二聚体羧酸盐阴离子Gemini 表面活性剂
非离子Gemini表面活性剂
N——乳胶粒的颗粒数
ρ——自由基的生成速度
乳液聚合反应动力学
乳胶粒的颗粒数与乳化剂的浓度及引发剂的浓度有关。对于苯乙 烯和其它水溶性较小的单体的乳液聚合,其关系为:
N [E]0.6[I]0.4 Rp [E]0.6[I]0.4 XN [E]0.6[I]-0.6 [E]——乳化剂浓度; [I]—— 引发剂浓度。
3、乳液聚合物料体系及其影响因素
乳液聚合的物料组成包括:
▪ 单体 ▪ 引发剂 ▪ 乳化剂 ▪ 分散介质(水) ▪ 其他(包括各种调节剂、电解质、螯合剂和终止剂等)
3、乳液聚合物料体系及其影响因素
单体
乳液聚合的单体必须具备以下几个条件:
⑴ 单体可以增溶溶解但不能全部溶解于乳化剂的水溶液; ⑵ 单体可以在增溶溶解温度下进行聚合反应; ⑶ 单体与水和乳化剂无任何作用 ⑷ 对单体的纯度要求达到99%以上 ⑸ 在乳液聚合中,单体的含量一倍控制在30%~60%之间 。
Gemini表面活性剂结构特征
Gemini表面活性剂的典型结构可以看成是由两个结构相 同的传统表面活性剂分子通过一个连接链连接而成,其 分子结构中至少含有两个疏水链和两个亲水基团(离子 或极性基团)。
图一 Gemini表面活性剂特征图
醋酸乙烯酯的乳液聚合实验报告
醋酸乙烯酯的乳液聚合实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过醋酸乙烯酯的乳液聚合实验,探究其聚合反应的特性和影响因素,为相关领域的研究提供实验数据和参考。
二、实验原理。
醋酸乙烯酯是一种重要的合成树脂,其乳液聚合是一种重要的合成方法。
乳液聚合是指在水相中形成微乳滴,通过引发剂或辐射引发,使得乳液中的单体发生聚合反应,形成聚合物微粒。
在本实验中,我们将通过引发剂引发醋酸乙烯酯的乳液聚合反应,得到乳液聚合物。
三、实验步骤。
1. 实验准备,准备所需的醋酸乙烯酯、乳化剂、引发剂等原料,并进行称量和配制。
2. 乳化,将醋酸乙烯酯和乳化剂加入适量的水中,通过机械搅拌或超声处理使其充分乳化。
3. 引发,加入引发剂,并进行引发反应,使得醋酸乙烯酯在乳液中发生聚合反应。
4. 分离,将乳液聚合物进行分离、洗涤和干燥处理,得到最终的乳液聚合产物。
5. 实验记录,记录实验过程中的关键参数和观察结果,包括乳液的稳定性、引发反应的速率和产物的性质等。
四、实验结果与分析。
经过实验操作,我们得到了醋酸乙烯酯的乳液聚合产物,并进行了相关分析。
实验结果表明,乳化剂的类型和用量、引发剂的种类和浓度等因素对乳液聚合反应具有重要影响。
在实验中,我们观察到乳液的稳定性、引发反应的速率和产物的颗粒大小等参数,这些结果为进一步研究提供了重要参考。
五、实验结论。
通过本次实验,我们成功地进行了醋酸乙烯酯的乳液聚合实验,并得到了相关的实验数据和结果。
实验结果表明,乳液聚合反应受多种因素影响,需要进一步深入研究和探讨。
本实验为相关领域的研究提供了重要的实验基础和参考。
六、实验总结。
本次实验通过醋酸乙烯酯的乳液聚合实验,探究了乳液聚合反应的特性和影响因素,并取得了一定的实验成果。
在今后的研究中,我们将进一步深入探讨乳液聚合反应的机理和影响因素,为相关领域的研究提供更多的实验数据和理论支持。
七、参考文献。
[1] Smith A, Jones B. Emulsion polymerization: a mechanistic approach. London: Academic Press, 2010.[2] Wang C, Zhang D, Li H. Advances in emulsion polymerization. Beijing: Chemical Industry Press, 2015.八、致谢。
高分子复习题答案(答疑后)
⾼分⼦复习题答案(答疑后)1、红⾊部分是和原来的答案不同的。
2、选择题部分的答案都确定了,部分题后附有相关页数,不明⽩⼤家可以参考3、简答题有⼀题答案不确定的,我标记出来了,另外其他简答题⽼师挑其中的重点就好了,不必全按答案答。
4、填空题基本正确,不正确的标记出来了。
5、名词解释部分没具体和⽼师⼀⼀对过,不过基本的意思应该差不多。
不确定可以⾃⾏问⽼师⼀、名词解释1.缩聚反应:通过官能团之间的缩合反应进⾏的,有⼩分⼦副产物⽣成。
2.乳液聚合:是单体在⽔中分散成乳液状⽽进⾏的聚合,体系由单体、⽔、⽔溶性引发剂、⽔溶性乳化剂组成。
3.接枝共聚物:聚合物主链只由某⼀种结构单元组成,⽽⽀链则由其它单元组成。
4.⽆规预聚物:预聚物中未反应的官能团呈⽆规排列,经加热可进⼀步交联的聚合物。
5.凝胶效应:由于体系粘度上升⽽引起的⾃动加速聚合现象6.亲⽔亲油平衡值(HLB):衡量表⾯活性剂中亲⽔部分和亲油部分对⽔溶性的贡献,该值越⼤表⽰亲⽔性越⼤。
7.竞聚率:⾃增长速率常数与交叉增长速率常数的⽐值8.玻璃化温度:⾮晶态⾼分⼦由玻璃态转变为⾼弹态时的温度。
9.化学计量聚合:阴离⼦的活性聚合由于其聚合度可由单体和引发剂的浓度定量计算确定,因此也称为化学计量聚合。
10.聚合物⽼化:聚合物及其制品在加⼯、贮存及使⽤过程中,物理化学性质及⼒学性能逐步变坏,这种现象称⽼化。
11.分布指数:重均分⼦量与数均分⼦量的⽐值。
Mw/Mn,⽤来表征分⼦量分布的宽度或多分散性。
⼆、填空题1.聚合物可以处于⾮晶态、部分结晶和晶态。
⾮晶态聚合物⼜可以分为玻璃态、⾼弹态、粘流态三种⼒学态。
2.⾃由基聚合有本体、溶液、悬浮、乳液聚合等4种传统实施⽅法。
3.引发剂的选择原则是根据聚合实施⽅法选择引发剂种类、根据聚合温度选择分解活化能适当的引发剂、根据聚合周期选择半衰期适当的引发剂。
4.离⼦聚合是由离⼦活性种引发的聚合反应。
根据离⼦电荷性质的不同,可分为阴离⼦聚合和阳离⼦聚合。
乳液聚合引发剂选择问题
乳液聚合引发剂选择问题引发剂是乳液聚合的重要组分之一,其种类和用量等影响产品的性能质量。
常用的引发剂有自由基聚合引发剂、阳离子聚合引发剂、阴离子聚合引发剂和配位聚合引发剂。
乳液聚合中常用的为自由基聚合引发剂,它可分为不同种类。
1乳液聚合引发剂的种类1. 1偶氮类引发剂偶氮类引发剂是指分子中含有偶氮基的一类化合物,有偶氮二异丁睛引发剂和偶氮二异庚睛引发剂。
偶氮二异丁睛是常用的引发剂,一般在459C-- 65℃使用,热分解只产生一种自由基,该引发剂分解为一级反应,比较稳定。
一般在低于80℃条件下使用较好,因为超过80℃就会激烈分解。
偶氮类化合物作引发剂与过氧化物相比有很多优点,它氧化能力小,在50℃一80℃能以适宜的速度分解,其分解速度受溶剂影响较小,无诱导分解,碰撞时也不会爆炸,产品易提纯,价格便宜。
1. 2有机过氧类引发剂有机过氧化物分子中存在过氧弱键,可理解为过氧化氢的衍生物。
其中一个氢原子被取代的称氢过氧化物,两个氢被取代的称过氧化物。
该类引发剂按结构与性能特点常分成以下几类。
1. 2. 1氢过氧化物引发剂常见的有异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢两种,过氧化氢是过氧化物的母体。
过氧化物分解后,形成两个氢自由基。
该类过氧化物活化能都很高,可用于高温体系中,一般很少单独使用,可与还原剂配合使用构成氧化一还原引发体系,用于室温或低温聚合体系,该类引发剂可按不同方式分解。
1.2.2过氧化二酰类二酰基过氧化物分解时,一般按两步进行,首先分解成酰氧白由基,若单独存在则引发反应,若不单独存在则进一步分解,生成稳定的碳自由基。
苯甲酰(BPO)是常见的过氧化引发剂,分子中0-0键的电子云密度大而相互排斥,容易断裂,一般在60-80℃分解。
它第一步均裂成苯甲酰自由基,第二步分解成苯自由基,并放出CO2,但分解不完全。
二酰基过氧化物引发剂活性较高,活性与其结构关系很大。
芳酰类比较稳定,酯酰类活性较大,其a一H越少活性越大,不对称二酰过氧化物的活性更高,一般不单独使用。
乳化反应的引发剂与乳化剂的种类与选择原则
引发剂:引发剂,指一类容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物,可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应,也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。
引发剂一般是带有弱键、易分解成活性种的化合物,其中共价键有均裂和异裂两种形式。
又称启动剂。
能使正常细胞转变为显性肿瘤细胞的化学致癌物。
引发剂具有下述特点:本身有致癌性,必须在促长剂之前给予,单次接触或染毒即可产生作用,其作用可累加,而不可逆,不存在阈量;可产生亲电子物质与细胞大分子(DNA)共价结合,绝大多数为致突变物。
例如,反-4-乙酰氨基茋为引发剂。
引发剂能引发单体进行聚合反应的物质。
不饱和单体聚合活性中心有自由基型、阴离子型、阳离子型和配位化合物等,目前在胶黏剂工业中应用最多的是自由基型,它表现出独特的化学活性,在热或光的作用下发生共价键均裂而生成两个自由基,能够引发聚合反应。
引发剂在胶黏剂和密封剂的研究和生产中作用很大,丙烯酸酯溶剂聚合制备压敏胶,醋酸乙烯溶剂聚合制造建筑胶和建筑密封胶,合成苯丙乳液、乙丙乳液、VAE乳液、丁苯胶乳、氯丁胶乳、白乳胶等,接枝氯丁胶黏剂,sBs接枝胶黏剂,不饱和聚酯树脂交联固化,厌氧胶固化,快固丙烯酸酯结构胶黏剂固化等,都必须璃用引发剂。
引发剂可以直接影响聚合反应过程能否顺利进行,也会影响聚合反应速率,还会影响产品的储存期。
编辑本段分类引发剂种类很多,在胶黏剂中常用的是自由基型引发剂,包括过氧化合物引发剂和偶氮类引发剂及氧化还原引发剂等,过氧化物引发剂又分为有机过氧化物引发剂和无机过氧化物引发剂。
[2]1、有机过氧化物引发剂有机过氧化合物的结构通式为R—O—O—H或R—O—O—R,R为烷基、酰基、碳酸酯基等。
.有机过氧化合物分为如下6类(1)酰类过氧化物(过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰)。
(2)氢过氧化物(异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢)。
(3)二烷基过氧化物(过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯)。
(4)酯类过氧化物(过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯).(5)酮类过氧化物(过氧化甲乙酮、过氧化环己酮)。
乳液聚合动力学特点
乳液聚合动力学特点乳液聚合是一种重要的聚合反应方式,在高分子材料的合成中有着广泛的应用。
乳液聚合的动力学特点与其他聚合方式相比,具有一些独特之处,下面我们就来详细探讨一下。
乳液聚合的一个显著特点是反应速率快。
这主要是因为乳液聚合体系中存在着大量的乳胶粒,每个乳胶粒都可以看作是一个独立的微型反应器。
在这些微小的反应空间内,单体和引发剂的浓度相对较高,从而使得反应能够迅速进行。
而且,乳胶粒的尺寸很小,表面积与体积之比很大,这有利于反应物的扩散和传递,进一步加快了反应速率。
乳液聚合的另一个重要特点是分子量高。
在乳液聚合中,由于乳胶粒中的自由基被隔离在不同的微小空间内,使得它们之间的终止反应受到限制。
这就意味着自由基有更多的机会与单体分子进行链增长反应,从而能够合成出分子量较高的聚合物。
此外,乳液聚合体系中的水相起到了良好的传热和散热作用,能够有效地控制反应温度,减少因温度过高导致的链转移和链终止反应,有利于高分子量聚合物的生成。
乳液聚合的动力学过程可以分为三个阶段:成核期、恒速期和降速期。
在成核期,乳胶粒的形成是关键。
引发剂分解产生的自由基在水相中引发单体聚合,形成低聚物自由基。
这些低聚物自由基可以通过两种方式形成乳胶粒:一是它们相互结合形成初始乳胶粒;二是它们被已存在的乳胶粒捕获。
成核期的时间较短,但对乳液聚合的最终性能有着重要的影响。
恒速期是乳液聚合的主要阶段。
在这个阶段,乳胶粒的数量保持相对稳定,而单体不断地从水相扩散进入乳胶粒中进行聚合反应。
由于乳胶粒的体积较小,其中的单体能够迅速消耗,使得乳胶粒内的单体浓度基本保持不变,因此反应速率也保持恒定。
降速期则是随着单体在乳胶粒中的浓度逐渐降低,反应速率开始下降。
此时,乳胶粒中的单体不足以维持恒定的反应速率,聚合反应逐渐减缓直至结束。
乳液聚合的动力学还受到许多因素的影响。
首先是乳化剂的浓度和种类。
乳化剂能够稳定乳胶粒,其浓度过低可能导致乳胶粒的不稳定和凝聚,而浓度过高则可能会影响单体的扩散和反应速率。
乳液聚合第04章引发剂
第四章 引发剂4.1 概述引发剂是乳液聚合配方中最重要的组分之一,引发剂的种类和用量会直接影响产品的产量和质量,并影响聚合反应速率。
乳液聚合过程对其所采用的引发剂有着特殊的要求,和本体聚合或悬浮聚合不同,乳液聚合过程所采用的引发剂大多不溶于单体,而溶于连续相,即对于正相乳液聚合过程来说,要求引发剂溶于水相,而对于反相乳液聚合过程来说,则要求引发剂溶于油相。
根据生成自由基的机理可以将用于乳液聚合的引发剂分成两大类,一类是热分解引发剂,另一类是氧化还原体系引发剂。
热分解引发剂为在受热时可直接分解出具有引发活性自由基的一类物质,一个引发剂分子可分解成两个具有引发活性的自由基。
例如在乳液聚合物的工业生产中.最有意义的热分解引发剂是过硫酸盐,在热的作用下,一个过硫酸盐引发剂分子可以简单地分解成两个硫酸根离子自由基4SO :2-284S O SO →氧化-还原引发剂体系是由两种或多种组分构成的。
在这些组分中必有两种组分是主要的,一种为氧化剂,另一种为还原剂。
这些组分之间进行氧化-还原反应,即可生成具有引发活性的自由基。
例如在过硫酸盐-硫代硫酸盐氧化还原引发剂体系中,所采用的过硫酸盐即为氧化剂,而硫代硫酸盐则为还原剂。
它们之间将进行如下的氧化-还原反应,生成具有引发活性的自由基4SO :2-2-2-28234423S O S O SO SO S O +→++由于在过氧化物中加入了还原剂,就使得由过氧化物生成自由基的活化能降低。
因而采用氧化-还原体系引发剂可以提高引发速率,或者可以降低聚合反应温度。
对于正相乳液聚合过程来说,溶于水相中的引发剂在其中进行反应生成自由基,这些自由基有可能与水分子或其他物质分子发生反应生成别种自由基。
在水相中所生成的各种类型自由基中,有的具有引发活性,有的则不具有引发活性。
那些具有引发活性的自由基可与溶解在水相中的单体进行反应,引发聚合,形成活性低聚物。
在水相中具有引发活性的自由基或活性低聚物可由水相扩散进入被单体饱和的胶束中或被单体溶胀的聚合物乳胶粒中,在其中进行引发聚合并进行链增长,生成长链大分子。
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引发剂:引发剂,指一类容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物,可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应,也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。
引发剂一般是带有弱键、易分解成活性种的化合物,其中共价键有均裂和异裂两种形式。
又称启动剂。
能使正常细胞转变为显性肿瘤细胞的化学致癌物。
引发剂具有下述特点:本身有致癌性,必须在促长剂之前给予,单次接触或染毒即可产生作用,其作用可累加,而不可逆,不存在阈量;可产生亲电子物质与细胞大分子(DNA)共价结合,绝大多数为致突变物。
例如,反-4-乙酰氨基茋为引发剂。
引发剂能引发单体进行聚合反应的物质。
不饱和单体聚合活性中心有自由基型、阴离子型、阳离子型和配位化合物等,目前在胶黏剂工业中应用最多的是自由基型,它表现出独特的化学活性,在热或光的作用下发生共价键均裂而生成两个自由基,能够引发聚合反应。
引发剂在胶黏剂和密封剂的研究和生产中作用很大,丙烯酸酯溶剂聚合制备压敏胶,醋酸乙烯溶剂聚合制造建筑胶和建筑密封胶,合成苯丙乳液、乙丙乳液、VAE乳液、丁苯胶乳、氯丁胶乳、白乳胶等,接枝氯丁胶黏剂,sBs接枝胶黏剂,不饱和聚酯树脂交联固化,厌氧胶固化,快固丙烯酸酯结构胶黏剂固化等,都必须璃用引发剂。
引发剂可以直接影响聚合反应过程能否顺利进行,也会影响聚合反应速率,还会影响产品的储存期。
编辑本段分类引发剂种类很多,在胶黏剂中常用的是自由基型引发剂,包括过氧化合物引发剂和偶氮类引发剂及氧化还原引发剂等,过氧化物引发剂又分为有机过氧化物引发剂和无机过氧化物引发剂。
[2]1、有机过氧化物引发剂有机过氧化合物的结构通式为R—O—O—H或R—O—O—R,R为烷基、酰基、碳酸酯基等。
.有机过氧化合物分为如下6类(1)酰类过氧化物(过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰)。
(2)氢过氧化物(异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢)。
(3)二烷基过氧化物(过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯)。
(4)酯类过氧化物(过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯).(5)酮类过氧化物(过氧化甲乙酮、过氧化环己酮)。
(6)二碳酸酯过氧化物(过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯)。
有机过氧化物的活性次序为:二碳酸酯过氧化物>酰类过氧化物>酯类过氧化物>二烷基过氧化物>氢过氧化物。
2、无机过氧化物引发剂无机过氧化合物因溶于水,多用于乳液和水溶液聚合反应,主要为过硫酸盐类,如过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵,其中最为常用的是过硫酸铵和过硫酸钾。
3、偶氮类引发剂偶氮类引发剂有偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈,属低活性引发剂。
常用的为偶氮二异丁腈,使用温度范围50~65℃,分解均匀,只形成一种自由基,无其他副反应。
比较稳定,纯粹状态可安全储存,但在80~90℃也急剧分解。
其缺点是分解速率较低,形成的异了腈自由基缺乏脱氢能力,故不能用作接枝聚合的引发剂。
偶氮二异庚腈活性较大,引发效率高,可以取代偶氮二异丁腈。
而偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)引发活性适中,聚合反应易控,聚合过程无残渣,产品转化率高,分解产物无害,是偶氮二异丁腈(AIBN)的最佳替代品。
4、氧化还原引发剂过氧化物引发荆和偶氮类引发剂分解温度较高(50~100℃),限制了在低温聚合反应的应用。
氧化还原引发体系是利用氧化剂和还原剂之间的电子转移所生成的自由基引发聚合反应。
因此氧化还原弓I发剂较之热分解引发剂具有可以在较低温度(0~50℃)下引发聚合反应l翦优点_可以提高反应速率,;降低能耗。
可构成氧化还原体系的有过氧化苯甲酰/蔗糖、叔丁基过氧化氢/雕白块、叔丁基过氧化氢/焦亚硫酸钠、过氧化苯甲酰/N,N-二甲基苯胺。
过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过氧化氢/酒石酸、过氧化氢/雕白块、过硫酸铵/硫酸亚铁、过氧化氢/硫酸亚铁、过氧化苯甲酰//N,N-二乙基苯胺、过氧化苯甲酰/焦磷酸亚铁、过硫酸钾/硝酸银、过硫酸盐/硫醇、异丙苯过氧化氢/氯化亚铁、过硫酸钾/氯化亚铁、过氧化氢/氯化亚铁、异丙苯过氧化氢/四乙烯亚胺等。
其中叔丁基过氧化氢/焦亚硫酸钠反应速度最为适宜。
编辑本段特性参数(1)分解速率常数在一定的温度下,单体聚合速度在很大程度上取决于引发剂的分解速率Rd,其与引发剂浓度[I]一次方成正比,醋酸乙酯可显著促进过硫酸酸盐的分解反应,其分解速率常数在80℃时由0.248h-1增加至2.08h-1。
甲醇对过硫酸盐的分解也有很大影响,当甲醇浓度为1mol/L时,其分解速率会增大25倍。
乳化剂十二烷基硫酸钠对过硫酸盐的分解也有明显促进作用。
(2)活性氧含量活性氧含量也称有效氧含量,表示一定质量的过氧化物分解后产生的自由基数量。
(3)临界温度即指过氧化物受热分解产生自由基时的最低温度。
临界温度与分解温度稍有区别,分解温度是过氧化物的半衰期为10h(或1min)时的温度。
作为引发剂的过氧化物临界温度大都在60~130℃,若低于60℃,则室温很不稳定,不宜用作引发剂。
(4)半衰期半衰期是指在一定的温度下,引发剂分解至起始浓度一半时所需的时间,用于衡量引发剂活性或反应速率的大小,例如当60℃时,通常将引发剂在某种溶剂(苯或甲苯)中半衰期10h的分解温度称为引发剂的分解温度。
(5)活化能活化能Ed是决定引发剂分解速率的一个重要因素,可由Arrhenius经验公式求得。
活化能大,引发剂不易分解,但较稳定;活化能小,容易分解产生自由基。
引发剂的分解速率常数、半衰期、分解活化能可作为选择引发剂、聚合温度和生产周期的依据。
选择与使用不同的聚合方法,不同的工艺条件,不同的产品用途,应当选择不同的引发剂。
[4](1)溶液聚合应选择适当溶解性的有机过氧化物或偶氮类引发剂;水溶液或水乳液聚合则选用无机过氧化物或水溶性氧化还原体系引发剂及水溶性偶氮引发剂等。
(2)根据聚合反应温度选择活化能和半衰期适当的引发剂,例如高温(>100℃),活化能138~183kJ/mol的引发剂有异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基;中温(30~100℃),活化能110~138kJ/mol的引发剂有过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、偶氮二异丁腈、过硫酸盐;低温(-10~30℃),活化能63~110kJ/mol的引发剂有异丙苯过氧化氢/氯化亚铁、过氧化苯甲酰/N,N-二甲基苯胺。
一般应选择半衰期与聚合时间同数量级或相当的引发剂。
(3)尽量采用氧化还原引发剂。
(4)所选用的引发剂不应对聚合物的质量和性能有不良影响。
(5)引发剂的用量要适宜,不可过多过少,多则反应速度太决,难以控制;少则不易引发,反应不能正常进行,影响聚合物性能。
用量一般为单体量的0.12%~0.7%,采用两种以上的引发剂复配,可以调整半衰期,效果更好。
(6)储存稳定,安全可靠。
(7)无毒,不危害健康,不对环境产生负面影响。
(8)来源确保,价格适宜。
发展概况引发剂的发展趋势是氧化还原引发剂、活性自由基引发剂、大分子引发剂和双官能度及多官能度引发剂。
其中氧化还原引发剂又在发展复合型氧化还原引发剂,意指氧化剂、还原剂再分别由一个以上的化合物复合而成。
例如厌氧胶所用的过氧化物一叔胺一糖精体系(胺体系)和过氧化物一取代肼一糖精体系(肼体系),能使厌氧胶获得固化性能和储存稳定性较佳的兼顾。
油溶性偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)和水溶性的偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(AIBI)两种新型偶氮引发剂,因其不含氰基,分解产物无毒。
相比其他引发剂而言,AIBME分解平稳,转化率高,生成的聚合物分解物为液体,聚合过程不出现残渣和结块。
AIBI在低温、低浓度下能高效引发聚合,产生高线型和高分子质量聚合物。
乳化剂:乳化反应所用的各种乳化剂OP-10 HLB值13.3 ~14 ,FS-10 HLB值FS-12 HLB值FS-18 HLB值tween-60 HLB值14.9(常与Span-60复配使用),tween-80 HLB值15.4(常与Span—80复配使用),Span-60 HLB值4.7,Span-80 HLB值4.3,三乙醇胺HLB值12.0,硬脂酸HLB值17.0 ,HLB值低表示乳化剂的亲油性强,易形成油包水(W/O)型体系;HLB值高则表示亲水性强,易形成水包油(O/W)型体系。
因此HLB值有一定的加和性,利用这一特性,可制备出不同HLB值系列的乳液。
基团HLB值:-SO4Na 38.7 -O- 1.3-COOK 21.1 -(C2H4O)- 0.33-COONa 19.1 =CH- -0.475-SO3Na 11.0 -CH2- -0.475-N 9.4 -CH3- -0.475-COOH 2.1 -(C3H6O)- -0.15-OH 1.9 -CF2- -0.870阴离子表面活性剂目录分类1.脂肪酸盐(RCOO-M+)2.磺酸盐(R—SO-3M+)3.硫酸酯盐4.磷酸酯盐非离子表面活性剂在水溶液中不产生离子的表面活性剂。
非离子表面活性剂在水中的溶度是由于分子中具有强亲水性的官能团。
非离子表面活性剂在数量上仅次于阴离子表面活性剂,是一类大量使用的重要品种,随着石油工业的发展,所用原料环氧乙烷成本的不断降低,它的产量还会不断提高。
[编辑本段]用途非离子表面活性剂在水中不发生电离,是以羟基(一OH)或醚键( )为亲水基的两亲结构分子,曲于羟基和醚键的亲水性弱,因此分子中必须含有多个这样的基团—才表现出一定的亲水性,这与只有一个亲水基就能发挥亲水性的阴离子和阳离子表面活性剂是大不相同的。
正是由于非离子表面活性剂具有在水中不电离的特点,决定了它在某些方面较离子型表面活性剂优越,如在水中和有机溶剂中都有较好的溶解性,在溶液中稳定性高,不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响。
曲于它与其他类型表面活性剂相容性好,所以常可以很好地混合复配使用。
非离子表面活性剂有良好的耐硬水能力,有低起泡性的特点,因此适合作特殊叭洗涤剂。
由于它具有分散、乳化、泡沫、润湿、增溶多种性能,因此在很多领域中都有重要用途。
非离子型表面活性剂按亲水基分成以下几类。
1.聚氧乙烯型非离子表面活性剂这种类型的表面活性剂又称聚乙二醇型,是环氧乙烷与含有活泼氢的化合物进行加成反应的产物;2.多元醇型多元醇型非离子表面活性剂是乙二醇、甘油季戊四醇、失水山梨醇和蔗糖等含有多个羟基的有机物与高级脂肪酸形成的酯。
其分子中的亲水基是羟基,由于羟基亲水性弱所以多做乳化剂使用。
这类产物来源于天然产品,具有易生物降解、低毒性的特点,因此多用于禽磁涸医药等部门,其中应用较多的是失水山梨醇酯。
乳化剂在选用上又有哪些原则呢?选择一:1.所选择乳化剂的HLB值应和所要进行的乳液聚合体系相匹配;2.应选用增溶度大的乳化剂;3.所选用的乳化剂不应干扰聚合反应;4.选择乳化剂时应考虑其后的生产工艺和聚合物乳液的应用;5.所选用的乳化剂应货源广阔,立足国内,价格低廉.选择二:可以按照以下原则来选择乳化剂:.①所选择乳化剂的HLB值应和所要进行的乳液聚合体系相匹配;②所选用的离子型乳化剂的三相点应低于反应温度;③所选用的非离子型乳化剂的浊点应高于反应温度:④对离子型乳化剂来说,一个乳化剂分子的覆盖面积as越大,乳胶粒表面电荷密度越小,乳液越不稳定,故应选用as尽量小的乳化剂;对非离子型乳化剂来说,as越大时。