乳液聚合的方法共16页文档
乳液聚合合成及生产工艺
乳液聚合班级：高分0942 姓名：冯会科学号：200910211239乳液聚合（emulsion polymerization）是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。
乳液聚合是高分子合成过程中常用的一种合成方法。
乳液聚合体系至少由单体、引发剂、乳化剂和水四个组分构成，一般水与单体的配比(质量)为70/30～40/60，乳化剂为单体的0.2％～0.5％，引发剂为单体的0.1％～0.3％；工业配方中常另加缓冲剂、分子量调节剂和表面张力调节剂等。
所得产物为胶乳，可直接用以处理织物或作涂料和胶粘剂，也可把胶乳破坏，经洗涤、干燥得粉状或针状聚合物。
乳液聚合的发展自由基聚合反应是聚合物生产中应用最为广泛的方法之一，乳液聚合则是由单体和水在乳化剂作用下配制成的乳状液中进行的聚合，体系主要有单体、水、乳化剂和引发剂四种基本组分构成。
乳液聚合技术萌生于上世纪早期，一般公认最早见于文献的是德国Bayer公司的H.Hofmann的一篇关于异戊二烯单体水乳液的聚合专利。
30年代见于工业生产，40年代Harkins定性地阐明了在水中溶解度很低的单体乳液聚合机理。
后来，Smith和Ewart，建立了定量的理论，提出了乳液聚合的三种情况及乳液聚合过程的三个阶段，即乳胶粒生成阶段(阶段I)、乳胶粒长大阶段(阶段II)及乳液聚合完成阶段(阶段III)，这一理论被视为乳液聚合的经典理论。
此后乳液聚合成为研究热点。
随着乳液聚合理论的发展，乳液聚合技术也在不断的发展和创新。
关于常规乳液聚合目前研究主要集中在:多组分乳液聚合体系的研究、合成高固含量的乳胶、反应型乳化剂的使用等方面。
另外，在传统乳液聚合工艺的基础上，目前国内外已开发出无皂乳液聚合、细乳液聚合、反相乳液聚合、分散聚合和微乳液聚合等新的聚合工艺。
从本质上来说，这些新的聚合技术与乳液聚合有着共同的特征，即都是分隔体系的聚合反应，有着共同的一些优点。
《乳液聚合》课件
领域 食品 医药 化妆品
应用 乳化剂及膳食纤维等添加物的制备和添加 生物胶体、医药品、口服液和原材料制备 乳化液、婴儿油、防晒霜、压缩液等制备
乳液聚合的优缺点分析
1 优点
使用乳液聚合反应制备的聚合物具有结构、形态、性质、功能等方面的高度可控性。
2 缺点
乳液相对密度过大的固体较难分散在水中，很难获得尺寸分布小的微粒，从而造成成品 的质量不稳定性。
结束：乳液混合液残余物的 处理
聚合反应结束后，用凝固浴将聚合 好的聚合物从乳液分散相里析出来， 并用去离子水作为清洗剂，将聚合 物晾干即可。
乳液中的表面活性剂作用
乳化效应
表面活性剂减小液-液或液-固界面的张力，分散一 些难溶解的液体或液体中的小颗粒，使它们变成液 滴、颗粒或胶体，即达到乳化效果。
缓解反应过程中的自聚集
乳液聚合中的引发体系选择
热量引发剂
热量引发剂的引发机理主要是通过 分解发生最后生成自由基，有机过 氧化物既是热量引发剂中一类较重 要的通用引发剂，也是选择较广的 多用途过氧化物类物质。
光引发剂
光引发剂的引发机理主要是通过光 能的吸收激发，释放出自由基，其 强化耐久性和协同作用性好，广泛 应用于能够进一步优化其性质的不 同聚合物体系之中。
3
引发剂打碎和投加时间
反应开始前应确认好引发剂的类型、用量和投加时间，充分搅拌，确保单体稳定 地分散在水相中，实行分批投加和掌控操作步骤。
乳液聚合在涂料行业的应用
优势
乳液聚合涂料膜具有良好的粘结性、附着性和耐久 性。且聚合反应温度低，无毒、无害、无溶剂，节 能环保。
缺点
相对于传统涂料，乳液涂料失去了某些特殊的性能。 耐化学腐蚀性差，可划痕、不耐磨损和磨灭，对于 注重工艺装饰的某些场合不适用。而乳液涂料含水 量较大，有可能影响涂层干燥、表面附着性、耐水 性及适用性等问题。
乳液聚合合成及生产工艺.
乳液聚合班级：高分0942 姓名：冯会科学号：200910211239乳液聚合（emulsion polymerization）是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。
乳液聚合是高分子合成过程中常用的一种合成方法。
乳液聚合体系至少由单体、引发剂、乳化剂和水四个组分构成，一般水与单体的配比(质量)为70/30～40/60，乳化剂为单体的0.2％～0.5％，引发剂为单体的0.1％～0.3％；工业配方中常另加缓冲剂、分子量调节剂和表面张力调节剂等。
所得产物为胶乳，可直接用以处理织物或作涂料和胶粘剂，也可把胶乳破坏，经洗涤、干燥得粉状或针状聚合物。
乳液聚合的发展自由基聚合反应是聚合物生产中应用最为广泛的方法之一，乳液聚合则是由单体和水在乳化剂作用下配制成的乳状液中进行的聚合，体系主要有单体、水、乳化剂和引发剂四种基本组分构成。
乳液聚合技术萌生于上世纪早期，一般公认最早见于文献的是德国Bayer公司的H.Hofmann的一篇关于异戊二烯单体水乳液的聚合专利。
30年代见于工业生产，40年代Harkins定性地阐明了在水中溶解度很低的单体乳液聚合机理。
后来，Smith和Ewart，建立了定量的理论，提出了乳液聚合的三种情况及乳液聚合过程的三个阶段，即乳胶粒生成阶段(阶段I)、乳胶粒长大阶段(阶段II)及乳液聚合完成阶段(阶段III)，这一理论被视为乳液聚合的经典理论。
此后乳液聚合成为研究热点。
随着乳液聚合理论的发展，乳液聚合技术也在不断的发展和创新。
关于常规乳液聚合目前研究主要集中在:多组分乳液聚合体系的研究、合成高固含量的乳胶、反应型乳化剂的使用等方面。
另外，在传统乳液聚合工艺的基础上，目前国内外已开发出无皂乳液聚合、细乳液聚合、反相乳液聚合、分散聚合和微乳液聚合等新的聚合工艺。
从本质上来说，这些新的聚合技术与乳液聚合有着共同的特征，即都是分隔体系的聚合反应，有着共同的一些优点。
乳液聚合方法演示文稿
第七页，总共十五页。
3. 乳液聚合机理
对于“ 理想体系”，即单体、乳化剂难溶于水，引发 剂溶于水，聚合物溶于单体的情况
单体和乳化 剂在聚合前 的三种状态
单体液 滴
➢ 极少量单体和少量乳化剂以分子分散状态溶解在水中 ➢ 大部分乳化剂形成胶束，约 4 ~5 n m，1017－18个/ cm3 ➢ 大部分单体分散成液滴，约 1000 n m ，1010－12个/ cm3
第八页，总共十五页。
聚合场所：
水相不是聚合的主要场所;
单体液滴也不是聚合场所;
聚合场所在胶束内
胶束比表面积大，内部单体浓度很高，提供了自由 基进入引发聚合的条件
液滴中的单体通过水相可补充胶束内的聚合消耗 成核机理
成核是指形成聚合物乳胶粒的过程。有两种途径： 胶束成核：自由基由水相进入胶束引发增长的过程
Rp
103Nkp[ 2NA
M]
胶束已消失，不再有新的胶束成核，乳胶粒数恒定；
单体液滴存在，不断通过水相向乳胶粒补充单体，使 乳胶粒内单体浓度恒定
因此，Rp恒定
对于第一阶段
自由基不断进入胶束引发聚合，成核的乳胶粒数 N 从 零不断增加
因此，Rp不断增加
对于第三阶段
单体液滴消失，乳胶粒内单体浓度[M]不断下降
乳液聚合方法演示文稿
第一页，总共十五页。
2. 基本组分
单体
❖ 主要要求：可进行自由基聚合且不与水反应 一般为油溶性单体，在水中形成水包油型
❖ 涂料用的两个主要胶乳：
丙烯酸酯单体：包括丙烯酸和甲基丙烯酸的各种酯 醋酸乙烯酯单体 ❖ 乳胶体系
涂料最早使用的胶乳是苯乙烯与丁二烯的共聚物，现在很少 用于建筑涂料，而是用于纸张
对一个乳胶粒，引发速率为 ri ，增长速率为 rp
乳液聚合的原理
乳液聚合的原理乳液聚合是一种重要的合成方法，它在化工领域得到了广泛的应用。
乳液聚合的原理是指通过将水溶性单体和油溶性单体分散在水相中，然后在适当的条件下进行聚合反应，最终形成乳液聚合物。
乳液聚合的原理涉及到乳液的形成、聚合反应的进行以及乳液聚合物的特性等方面。
下面将详细介绍乳液聚合的原理。
首先，乳液的形成是乳液聚合的第一步。
乳液是由水相和油相组成的两相系统，其中水相是由水溶性单体形成的水溶液，油相是由油溶性单体形成的油相。
在乳化剂的作用下，水溶性单体和油溶性单体可以在水相中形成胶束结构，使得油相分散在水相中，形成乳液。
这一过程是通过机械搅拌或者超声波等方法实现的，乳化剂的选择和使用对乳液的形成起着至关重要的作用。
其次，聚合反应的进行是乳液聚合的关键步骤。
在形成乳液后，需要加入引发剂或者起始剂等聚合引发剂，使得水溶性单体和油溶性单体在乳液中进行聚合反应。
聚合反应的进行需要控制适当的温度、pH值、搅拌速度等条件，以确保聚合反应的顺利进行。
在聚合反应过程中，水相和油相中的单体分子逐渐聚合形成高分子链，最终形成乳液聚合物。
聚合反应的进行对乳液聚合物的结构和性能有着重要的影响。
最后，乳液聚合物的特性是乳液聚合的重要表现。
乳液聚合物具有特殊的结构和性能，如粒径小、分散性好、表面活性高等特点。
这些特性使得乳液聚合物在涂料、胶黏剂、医药、食品等领域得到了广泛的应用。
乳液聚合物的特性与乳化剂的选择、聚合条件的控制、单体的选择等因素密切相关，需要通过合理的设计和控制来实现。
综上所述，乳液聚合的原理涉及到乳液的形成、聚合反应的进行以及乳液聚合物的特性等方面。
了解乳液聚合的原理对于掌握乳液聚合的工艺条件、优化乳液聚合物的性能具有重要的意义。
乳液聚合作为一种重要的合成方法，将在化工领域继续发挥重要的作用。
乳液聚合方法 ppt课件
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2. 基本组分
单体
主要要求：可进行自由基聚合且不与水反应
一般为油溶性单体，在水中形成水包油型
涂料用的两个主要胶乳：
丙烯酸酯单体：包括丙烯酸和甲基丙烯酸的各种酯
醋酸乙烯酯单体
乳胶体系
涂料最早使用的胶乳是苯乙烯与丁二烯的共聚物，现在很 少用于建筑涂料，而是用于纸张
偏氯乙烯/丙烯酸酯共聚物乳胶的漆膜具有非常低的水渗 透性
ppt课件
体积约为 10000Å
周围吸附了一层 乳化剂分子，形 成带电保护层， 乳液得以稳定
5
乳化剂的分类
阴离子型
烷基、烷基芳基的羧酸盐，如硬脂酸钠 硫酸盐，如十二烷基硫酸钠 磺酸盐，如十二、十四烷基磺酸钠
是常用的阴离子乳化剂 在碱性溶液中比较稳定，遇酸、金属盐、硬水会失效 在三相平衡点以下将以凝胶析出，失去乳化能力
ppt课件
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乳液聚合恒速期的聚合速率表达式为
Rp
103 N
n kp[ M NA
]
当 乳胶粒中的自由基的解吸与吸收自由基的速率 相比可忽略不计 粒子尺寸太小不能容纳一个以上自由基时,
则 n 0.5
苯乙烯在很多情况下都符合这种情况
Rp
103 N kp [ M ] 2NA
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讨论:
对于第二阶段
Rp
103 N kp [ M ] 2NA
胶束已消失，不再有新的胶束成核，乳胶粒数恒定；
单体液滴存在，不断通过水相向乳胶粒补充单体，使 乳胶粒内单体浓度恒定
因此，Rp恒定
对于第一阶段
自由基不断进入胶束引发聚合，成核的乳胶粒数 N 从 零不断增加
因此，Rp不断增加
3.2.10.4 乳液聚合
(4) 乳液聚合动力学
乳液聚合反应整体上服从自由基的普遍规律.
聚合速率由链引发速率决定； 温度对聚合速率和聚合度具有相反的影响等。
独到之处：可同时提高速率和聚合度
乳液聚合的平均聚合度与引发速率有关，也 与乳胶粒数 N有关。 乳液聚合时，可在恒定的引发速率下，用增 加乳胶粒数的方法可同时提高速率和聚合 度，导致聚合速率快，同时聚合度高。
(5) 其它乳液聚合
③ 无乳化剂的乳液聚合（无皂聚合）
在聚合体系中不加乳化剂，而将极性基团引入 大分子中，使聚合物本身成为类似表面活性剂。 优点：粒子均匀并呈规则的圆球状，表面洁 净、且带有多种功能基团。 用途：仪器校准和孔径测定；涂料和胶粘剂。
(5) 其它乳液聚合
④ 微乳液聚合
两种不相容的液体由表面活性物质所稳定形成的 热力学稳定，各向同性，清亮透明的胶体分散体 系。可制备8∼80nm 的胶乳。 单体用量少，乳化剂用量多，并加有戊醇等助 乳化剂。 成核机理：胶束成核与液滴成核并存在。 优点：乳胶粒径小，表面张力低，渗透、润 湿、流平性能好，可得透明涂膜。
当单体液滴均匀分散成小于亚微米级而有 很高的吸附自由基的竞争能力时，被认为具 有重要意义。 如：细乳液(miniemulsion)聚合、微乳液 (microemulsion)聚合
（3）乳液聚合机理
③ 聚合过程
• 乳胶粒生成期（成核期）----聚合速率增加 – 乳胶粒数增加：单体液滴不变；胶束数减少； – 胶束全部消失是该阶段结束的标志, (C=2∼15%) – 1017∼1018个/cm3----1014∼1015个/cm3，0.1%乳胶粒. • 恒速期 ----乳胶粒 (6∼10----50∼100nm, C=15∼80%) – 胶束消失起到单体液滴消失为止 。 – 乳胶粒数恒定，聚合速率也恒定。 • 降速期 -----乳胶粒 (50∼200nm ) – 单体浓度减少，速率逐渐减少。
乳液聚合
第一章聚合物类整理剂的制备_一些单体如(取代)环氧乙烷、氧杂环丁烷衍生物、四氢呋喃、有机环硅氧烷等常用离子型溶液聚合工艺制备聚合物，所得产物在纺织印染行业有广泛的应用。
得到的聚合产物分散于水介质中以后，采取去除溶剂的方法得到可直接应用的产品。
聚氨酯作为传统的纺织整理助剂，其制备反应原理虽然不是离子型聚合反应，但在制备水性聚氨酯时也通常先进行溶液聚合，聚合反应完成后将产物在水中分散、除溶剂后得到成品。
第二节乳液聚合乳液聚合(Emulsion Polymerization)是指单体在乳化剂的作用下分散在水介质中形成液／液分散体系，即乳状液，在水溶性引发剂的作用下体系中的单体发生聚合反应，形成固态高聚物且分散于水中的固／液分散体系，称为乳胶(或胶乳)。
聚合物胶乳中固态高聚物微粒直径在1“m以下，静置时不会沉降，是一种非常稳定的聚合物乳液。
乳液聚合的优点在于成本低、聚合反应速率高，乳液状产品比较适合于纺织品的多种深加工。
更重要的是该工艺环境污染程度较低，更能适应当前绿色工业的需求。
因此，人们在乳液聚合法制备整理助剂方面进行了大量研究，并取得了良好的进展。
乳液聚合工艺得到大力发展的同时，不同的乳液体系大量涌现，使整理剂乳液不断朝着高效和稳定的方向发展。
一、乳液聚合的原理1．胶束的本质及增溶作用十二个碳原子以上的羧酸盐、铵盐、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐等物质属于表面活性物质，可以作为乳液聚合的乳化剂。
当向水介质中加入乳化剂时，形成乳化剂溶液。
由于每一个乳化剂分子上同时含有两个基团，一个为亲水的极性基团，另一个为亲油的非极性基团。
当乳化剂分子分散到水中时，分子结构中的亲水基受到水的亲和力，而亲油基受到水的排斥力，以致倾向于使较多的乳化剂聚集在空气一水界陈国强，王祥荣，李战雄等编著.纺织品整理加工用化学品.中国纺织出版社,2009.04.6≮鲍鲺虽鳓里；鄹窖璺曼…鬈angzhipinzhengliiiagongyonghuaxuepin面上。
乳液聚合——精选推荐
第一章聚合物类整理剂的制备_一些单体如(取代)环氧乙烷、氧杂环丁烷衍生物、四氢呋喃、有机环硅氧烷等常用离子型溶液聚合工艺制备聚合物，所得产物在纺织印染行业有广泛的应用。
得到的聚合产物分散于水介质中以后，采取去除溶剂的方法得到可直接应用的产品。
聚氨酯作为传统的纺织整理助剂，其制备反应原理虽然不是离子型聚合反应，但在制备水性聚氨酯时也通常先进行溶液聚合，聚合反应完成后将产物在水中分散、除溶剂后得到成品。
第二节乳液聚合乳液聚合(Emulsion Polymerization)是指单体在乳化剂的作用下分散在水介质中形成液／液分散体系，即乳状液，在水溶性引发剂的作用下体系中的单体发生聚合反应，形成固态高聚物且分散于水中的固／液分散体系，称为乳胶(或胶乳)。
聚合物胶乳中固态高聚物微粒直径在1“m以下，静置时不会沉降，是一种非常稳定的聚合物乳液。
乳液聚合的优点在于成本低、聚合反应速率高，乳液状产品比较适合于纺织品的多种深加工。
更重要的是该工艺环境污染程度较低，更能适应当前绿色工业的需求。
因此，人们在乳液聚合法制备整理助剂方面进行了大量研究，并取得了良好的进展。
乳液聚合工艺得到大力发展的同时，不同的乳液体系大量涌现，使整理剂乳液不断朝着高效和稳定的方向发展。
一、乳液聚合的原理1．胶束的本质及增溶作用十二个碳原子以上的羧酸盐、铵盐、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐等物质属于表面活性物质，可以作为乳液聚合的乳化剂。
当向水介质中加入乳化剂时，形成乳化剂溶液。
由于每一个乳化剂分子上同时含有两个基团，一个为亲水的极性基团，另一个为亲油的非极性基团。
当乳化剂分子分散到水中时，分子结构中的亲水基受到水的亲和力，而亲油基受到水的排斥力，以致倾向于使较多的乳化剂聚集在空气一水界陈国强，王祥荣，李战雄等编著.纺织品整理加工用化学品.中国纺织出版社,2009.04.6≮鲍鲺虽鳓里；鄹窖璺曼…鬈angzhipinzhengliiiagongyonghuaxuepin面上。
乳液聚合范文
乳液聚合范文乳液聚合乳液聚合是指将乳状物质转化为固态材料的过程。
乳液聚合技术在工业和科研领域有广泛的应用，可以生产出各种具有特定性能的功能材料。
乳液聚合的基本原理是通过聚合反应将乳液中的单体分子聚合成高分子聚合物。
乳液由固体颗粒分散在液体介质中形成，具有均匀的粒径分布和稳定的性质。
在乳液聚合过程中，一般采用两步法：首先是乳液稳定化，使颗粒分散均匀并保持稳定性；然后是乳液聚合，通过引发剂的作用使单体分子发生聚合反应，形成高分子链。
乳液稳定化是实现乳液聚合的重要步骤。
乳液稳定化的目的是防止颗粒聚集、沉积，保持乳液的稳定性。
常用的乳液稳定剂有表面活性剂、高分子表面活性剂和胶体保护剂等。
这些稳定剂能够使颗粒带有电荷，排斥彼此之间的相互作用力，从而有效地防止颗粒的聚集。
乳液聚合的关键是选择合适的单体和聚合条件。
单体是指参与乳液聚合反应的原料物质，可以选择合适的单体来获得所需的性能。
聚合条件包括温度、压力和引发剂等。
通过调节聚合条件，可以控制聚合反应的速率和产物的质量。
乳液聚合可以得到多种形态的固态材料，如乳胶、胶体和微球等。
乳胶是具有乳白色、均匀质地的固态材料，常用于制备胶粘剂、涂料和增塑剂等。
胶体是指由固体颗粒分散在液体介质中形成的胶状物质，可以用于制备电池、光学器件和生物医学材料等。
微球是指具有微小直径的球状颗粒，可以用于制备药物缓释系统、填料和涂料等。
乳液聚合技术具有很多优点。
首先，乳液聚合过程相对简单，操作方便。
其次，乳液稳定性好，可以得到高质量的乳液产品。
再次，乳液聚合可以控制聚合反应的速率和产物的质量，实现对乳液固化过程的精确控制。
此外，乳液聚合具有较高的物质利用率和能量利用率，对环境友好。
总之，乳液聚合技术是一种有效的固态材料制备技术，具有广泛的应用前景。
通过改变单体和聚合条件，可以制备出具有特定性能的功能材料，满足不同领域的需求。
同时，乳液聚合技术还可以实现对聚合过程的精确控制，提高材料的生产效率和质量。
醋酸乙烯酯的乳液聚合常用文档
根据乳液聚合原理，现将本实验的要点表述如下：
在乳液聚合反应中，有两种粒子成核过程，即胶束成核和均相成核。醋酸乙烯是 水溶性较大的单体，28°C时在水中的溶解度为2.5%，因此，它主要以均相在核形 成乳胶粒；所谓均相成核即聚合生成的短链自由基在水相中沉淀出来，沉淀粒子从水 相和单体液滴上吸附了乳化剂分子而稳定，接着又扩散入单体，形成粒子。
替地吸附于乳胶粒的表面上，相当于在离子型乳化剂分子之间又锲入了非离子型乳化 剂分子，这样就降低了在同一乳胶粒子上离子之间的静电斥力，增强了乳化剂分子在 乳胶粒上吸附的牢度，加之非离子型乳化剂在乳胶粒子的保护作用，更使乳胶粒的稳 定性得到提高。
三、实验
1. 实验装置
2. 实验配方
药品名称 醋酸乙烯 聚乙烯醇 十二烷基磺酸钠
度较大，而且粒度分布均匀。
聚合反应中可单独先用非离子乳化剂W，如a 聚乙四烯口醇瓶，O内P-乳7，液OP体-1系0.总重量 按根实据验 乳装液置聚装合好原仪理器，，现根将据本配实方验的的量要W准点确表b称述取如取。下样：重量（干燥前）
用一般乳液聚合的一次加料方法很难做到。
（第1二）步实，验继目续的滴及加实单验体原或理乳化剂单体、引发G剂，在实一验定的中搅醋拌酸条件乙下烯使单其在体原加来入形成总的重种量子上继续长大，由此得到乳胶粒子，不仅粒
OP-10 聚乙二醇辛基苯基醚 过硫酸铵 邻苯二甲酸二丁酯 水
规格
聚合级
牌号 1799 化学纯
工业级，浓度20%水 溶液 分析纯，20%水溶液 化学纯，
去离子水
加入量 64.2ml 5.0g 1.0g 5.0ml