乳液聚合的影响因素演示教学
乳液聚合.ppt
三.乳剂化和乳剂作用
1.乳化剂:是一类可使互不相容的油和水转 变成难以分层的乳液的物质,属于表面活 性剂。
• 分子通常由两部分组成 亲水的极性基团
亲油的非极性基团
如长链脂肪酸钠盐
亲油基(烷基)
亲水基(羧酸钠)
乳化剂在水中的情况
S2O82_+ HSO3_→SO42_+ SO4·+HSO3 过氧化氢-亚铁盐
H2O2+ Fe2+→OH_+ HO·+ Fe3+
C. 油溶性氧化剂-水溶性还原剂引发剂 例 异丙苯过氧化氢-亚硫酸氢钠 Φ-C(CH3)2OOH + HSO3_→Φ-
C(CH3)2O·+ ·OH + HSO3· (3)分散介质 a.与单体不相溶。 b .在正常体系中,对油溶 性单体而言,采用无离子水。
NA
N 为乳胶粒浓度,个 / cm3
NA为阿氏常数 103 N / NA 是将粒子浓度化为 mol / L n 为每个乳胶粒内的平均自由基数
乳液聚合恒速期的聚合速率表达式为
Rp
103
N
n kp[M NA
]
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。
则,平均聚合度
xn
rp ri
k p [M] N ρ
聚合度与 N 和ρ有关,与N成正比,与ρ成反比。 聚合速率与N成正比,与单体浓度成正比。
★乳液聚合,在恒定的引发速率ρ下,用增加乳胶
能力愈强
胶束的形状
※ 胶束的大小和
乳液聚合的影响因素讲课讲稿
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。
乳液聚合方法PPT课件
亲憎平衡值,也称亲水亲油平衡值 ( HLB )
是衡量表面活性剂中亲水部分和亲油部分对其性大,表明亲水性越大。 HLB值不同,用途也不同。乳液聚合在 8~18范围
.
7
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
(2)聚合度
设:体系中总引发速率为ρ(生成的自由基 个数/ cm3 • s)
对一个乳胶粒,引发速率为 ri ,增长速率为 rp
则,初级自由基进入一个聚合物粒子的速率为
ri
N
每秒钟一个乳胶粒吸收的自由基数 即 自由基个数 / s
.
14
每个乳胶粒内只能容纳一个自由基,
每秒钟加到一个初级自由基上的单体 分子数,即聚合速率:
单体
单体和乳化
液滴
剂在聚合前
的三种状态
➢ 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
.
8
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;
一般自由基聚合,提高[ I ] 和T,可提高Rp, 但Xn下降
.
16
.
4
加入单体的情况
在形成胶束的水溶液中加入单体
极小部分单体 以分子分散状 态溶于水中
小部分单体 可进入胶束 的疏水层内
大部分单体 经搅拌形成 细小的液滴
体积增至 60 ~100Å
相似相容,等于增 加了单体在水中的 溶解度,将这种溶 有单体的胶束称为 增容胶束
.
体积约为 10000Å
反相乳液聚合法ppt课件
b、缺点:要得到固体聚合物,后处理麻烦(油 水相难分离); 难以除尽乳化剂残留物; 成本较高。
3、乳液聚合的分类 按照聚合物(反应物)能否溶于油相,可分为: 均相乳液聚合和非均相乳液聚合。 按照油水相的比例,可分为: W/O(正相:油包水体系), O/W(反相:水包油), W/O/W(复相) 核壳微球结构 O/W/O(复相)
4)乳化剂浓度较大时,胶束呈棒状,胶束中乳化剂的分 子的疏水基伸向胶束内部,亲水基伸向水层。
6、乳化剂在形成W/O乳液的机理
乳液聚合开始时,单体和乳化剂分别处在水溶液、胶束、 液滴三相。
乳化剂:大部分形成胶束,
聚 合 前 单 体 和 乳 化 剂 状 态 部分被单体液滴吸附,少量 溶解于油相中。
bubbled at room temperature through the emulsion for about 20 min to eliminate oxygen. Temperature was equilibrated at 50–90℃ in a thermal oil bath. AIBN initiator dissolved in toluene was then added and the reaction mass was stirred for 1 h. The product was then poured into methanol to remove water. The dewatered product was immersed in a methanol–toluene mixture (weight ratio 7:3) and stirred for 24 h to remove emulsifiers and initiator, and finally dispersed in methanol for 3 h. The product particles were filtered and dried in vacuum at 65℃for 2 days.
《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。
乳液聚合生产工艺培训教材ppt(72张)
1、乳液聚合生产工艺的特点 乳液聚合的定义: 乳液聚合是单体和水在乳化剂的作用下配制 成的乳状液中进行的聚合,体系主要由单体、 水、乳化剂及水溶性引发剂四种成分组成。
乳液聚合的应用 合成橡胶:丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等 合成树脂:聚氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯及
其共聚物、聚丙烯酸酯类共聚物等
(3)空间位阻的保护作用
乳化剂使液滴或乳胶粒周围
形成有一定厚度和强度的水合
乳胶粒
层,起空间位阻的保护作用 。
这种空间位阻的保护作用阻碍
了液滴或乳胶粒之间的聚集而 具有空间位阻作用的水合层示意图 使乳状液稳定
影响乳状液稳定的因素
(1)电解质的加入
当乳状液中加入一定量的电解质后,液相中离子浓度增 加,在吸附层中异性离子增多,电中和的结果是使动电位下 降,双电层被压缩。当电解质浓度达到足够浓度时,乳胶粒 的动电位降至临界点以下,乳胶粒之间的吸引力由于排斥力 的消失而体现出来,使体系出现破乳和凝聚现象。
加入乳化剂,浓度低于CMC时形成真溶液,高于CMC 时形成胶束。
加入单体
按在水中的溶解度以分子 状态溶于水中,更多的溶 解在胶束内形成增溶胶束, 还有的形成小液滴,即单 体液滴。
单体、乳化剂在单体液滴、 水相及胶束间形成动态平 衡。
乳液聚合生产工艺培训教材(PPT72页)
(2)乳胶粒生成阶段
引发剂溶解在水中,分解形成初始自由基。 引发剂在不同的场所引发单体——生成乳胶粒。
(1)乳化剂使分散相和分散介质的表面张力降低 以表面活性剂作为乳化剂时,乳化剂使分散相 和分散介质的界面张力降低, 使液滴和乳胶粒的自 然聚集的能力大大降低,因而使体系稳定性提高。 但这样仅使液滴和乳胶粒有自聚集倾向,而不能彻 底防治液滴之间的聚集。
《乳液聚合》课件——乳液聚合新技术及应用剖析
温度如何影响乳化剂HLB值?
非离子型油相溶解度增大,HLB降低 离子型反之
离子型乳化剂一般需要用助乳化剂——长链烷烃,长链脂肪族醇或醚 作用:调节乳化剂的HLB,吸收聚合物微粒子表面乳化剂来分散,链转移
26
三、制备工艺
早期认为需用微乳化工艺——超声波或流态均化器 自发乳化√
缺陷:消耗大量乳化剂,聚合物粒子表面含有大量乳化剂难以脱除干净
无明显恒速期
22
四、微乳液及其聚合的特点
乳液(聚合)
微乳液(聚合)
① 动力学稳定,强力搅拌形成
热力学稳定,可自发形成
② 液滴粒径100-500nm,体系浑浊或半透 液滴粒径小于100nm,透明或半透明或
明
微蓝
③ 与之相反 ④ 成核期、恒速期,降速期
单体含量低于10%,乳化剂含量高于 10%
成核期,降速期
天津大学哈润华教授——丙烯酰胺及离子型水溶性单体的反相微乳液 聚合 徐相凌——以Y型乳化剂制备单体含量较高的微乳液并研究其聚合特 征 复旦大学府寿宽教授——用原子扫描隧道电镜及差热分析手段研究微 乳液聚合得到的聚苯乙烯特殊结构
24
2. 微乳液聚合体系及形成
一、单体和引发体系
油溶性单体苯乙烯、氯乙烯等——O/W或W/O体系 水溶性单体丙烯酰胺、丙烯酸盐等——W/O或双连续相
高压均化器或微射流乳化器
27
3. 微乳液聚合的应用
一、多孔材料的制备
双连续相微乳液和W/O微乳液制备 孔的尺寸和形态——微乳液体系的配方 克服相分离:①提高反应速率②加入交联剂③降低聚合温度
二、聚合物包覆无机粒子的制备
兼有有机和无机材料性质,如高分子材料中增加导电率,磁性等
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三、酶催化聚合
《乳液聚合简介》课件
乳液聚合是一种重要的聚合反应技术,通过将乳液中的单体分散在连续相中, 利用乳化聚合是一种通过将乳液中的单体分散在连续相中进行的聚合反应。乳液由乳化剂稳定单体的分散相和连续 相组成。
乳液的组成
分散相
包含单体和乳化剂的微细颗粒。
连续相
环境中的介质,使乳液形成稳定状态。
乳液聚合的基本过程
1
分散
将单体分散在连续相中,形成乳液。
2
乳化
通过加入乳化剂使乳液形成稳定状态。
3
聚合
在乳液中引发聚合反应,形成聚合物颗粒。
乳液聚合反应的条件
1 温度
2 pH值
3 催化剂
适宜的聚合反应温度。
合适的pH范围。
适当的催化剂选择和添加。
聚合稳定剂的选择
涂料
用于制备高性能的涂料和涂层材料。
纺织品
制备纺织品用的抗菌乳液。
化妆品
制备乳液状化妆品,如乳液霜、乳液粉底等。
医药
用于制备缓释药物和纳米药物载体。
聚合后的乳液的性质
粒径 稳定性 流变性
均匀分布的聚合物颗粒。 通过乳化剂的选择和添加,保持乳液的稳定性。 具有良好的流变性质,适合不同工艺需求。
乳化剂
用于稳定乳液中的单体分散状态。
抗凝剂
防止聚合物颗粒聚集,保持乳液的稳定性。
乳液聚合的优点
高度分散
乳化剂使单体高度分散在连续 相中,得到均匀的聚合物颗粒。
粒径可调
通过控制乳化剂的添加量和反 应条件,可以调节聚合物颗粒 的粒径。
灵活性高
可以用于制备各种形状和性质 的聚合物颗粒。
乳液聚合的应用领域
自由基乳液聚合原理演示文稿ppt(共22张PPT)
T↑,乳液稳定性下降。
3、搅拌
乳液聚合的搅拌以维持单体和其它组分适当分散即可。它 的目的主要是加快单体和游离基的扩散速度,分散聚合物胶乳, 一般控制在 105-120 rpm 。
5、聚合速度、转化率
聚合速度与聚合物质量之间没有直接的关系,但反应速度太大,散 热困难,所以一般采取散热较好的情况下,尽可能加大反应速度。
(3)聚合结束阶段(减速期) 关于减速期的说明:
体系中只有水相和乳胶粒两相。乳胶粒内由单体和聚合物两 部分组成,水中的自由基可以继续扩散入内使引发增长或终止, 但单体再无补充来源,聚合速率将随乳胶粒内单体浓度的降低而 降低。
该阶段是单体 — 聚合物乳胶粒转变成聚合物乳胶粒的过程。
五、乳液聚合影响因素分析
II. 环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物。
由于具有非离子特性,所以对 pH 变化不敏感比较稳定,但乳化能 力不足,一般不单独使用。
6、乳液的稳定性和破乳
固体乳胶微粒的粒径在 1 微米以下(微米),乳液体系长时 间静置时不沉降的状态为稳定乳液。
乳液由不互溶的分散相和分散介质所组成,属多相体系,乳液的 稳定性是相对有条件的。
1.8nm 3.2nm
薄层状胶束
棒状胶束 水
球状胶束
c. 浊点和三相点
非离子表面活性剂被加热到一定温度,溶液由透明变为浑浊,出现
此现象时的温度称为浊点(Cloud Point),乳液聚合在浊点温度以下进
进入增溶胶束,引发聚合,形成乳胶粒 —— 胶束成核
行。 脂肪胺盐,如 RNH2•HCl 、 RNH(CH3)•HCl
昆虫水黾为何能够毫不费力地站在水面上, 并能快速地移动和跳跃?
水黾脚和后脚特别细长,长着许多直径为纳米量级的细毛,具有疏 水性,利用水的表面张力,使它们能在水面上自由行走、快速滑移和 跳跃。
反相乳液聚合ppt
反相乳液聚合形成的乳液粒径分布较宽, 可能导致聚合物性能的不均匀性。
由于反相乳液聚合需要使用大量的乳化剂 ,这些乳化剂在产品中可能会残留,影响 产品的性能和安全性。
改进方向与前景展望
优化乳化剂体系
通过研究新型的、高效的乳化剂或复合乳化剂体系,降低其用量,提高聚合效率和产品质量。
控制聚合物链结构
深入研究反应机理,优化聚合工艺,控制聚合物链的分子量、分子量分布和支化度,提高聚合物性能。
适的单体浓度以获得最佳的聚合效果。
乳化剂种类与浓度
总结词
乳化剂种类和浓度对反相乳液聚合的稳定性、粒径和粒径分布具有重要影响。
详细描述
乳化剂是反相乳液聚合中的关键组分,其种类和浓度决定了乳液的稳定性、粒径和粒径分布。不同种类的乳化剂 具有不同的亲水性和亲油性,从而影响乳液的界面张力和粒径大小。同时,乳化剂的浓度也会影响粒径大小和分 布,以及乳液的稳定性。因此,选择合适的乳化剂种类和浓度是实现反相乳液聚合的关键。
聚合反应过程
反相乳液聚合的过程包括油溶性引发剂引发单体聚合、聚合物粒子形成 和聚合物粒子生长三个阶段。
在聚合过程中,油溶性引发剂首先引发油溶性单体进行自由基聚合,形 成初级粒子。随着聚合反应的进行,初级粒子之间会相互碰撞、融合,
形成更大的聚合物粒子。
聚合反应结束后,可以通过加热或加盐等方法使聚合物粒子凝聚成块状 聚合物,便于后续处理。
应用。
聚合物微球
聚合物微球是一种具有微米级直 径的球形颗粒,可以通过反相乳 液聚合制备。这些微球可用于药 物载体、催化剂载体、色谱填料
等领域。
有机无机复合材料
反相乳液聚合可以将无机物与有 机物结合,制备出具有优异性能 的有机无机复合材料。这些复合 材料可用于涂料、胶粘剂、塑料
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!。
影响乳液聚合的因素
影响乳液聚合的因素影响聚醋酸乙烯乳液质量的因素单体质量的影响醋酸乙烯单体应该用新精馏的,并控制一定的质量指标。
外观——无色透明液体活化度(10ml单体加过氧化苯甲醚——<30min沸点——72-73℃——20ml在70℃时测定)含醛(以乙醛计)——<0.02%含酸(以乙酸计)——<0.01%醋类是醋酸乙烯单体中的主要杂质,能起到明显的阻聚作用,阻聚作用使得聚合物的分子量不易长大,并且使聚合过程变复杂。
在本体聚合和悬浮聚合时经常使用乙醛调节分子量大小。
酸对乳液聚合也有影响,活化度实际上是醛、酸和其他杂质在单体中的综合影响,杂质多聚合诱导期变长。
杂质少,诱导期短,活化时间也短。
活化度太差的单体在乳液聚合反应进行时会出现聚合反应时行缓慢,回流一直很大,使连续加入单体有困难。
加单体太慢或中途停止加单体则反应放热少而回流带出的热量多,反应温度就会下降,反应难于控制,无法平稳进行。
引发剂的影响在乳液聚合中都用水溶性的引发剂,如过硫酸盐和过氧化氢,而不能用溶解于单体中的过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈,引发剂溶解在单体中不好。
过氧化氢在存放中易变化,而硫酸盐比过氧化氢易控制,在操作时加水溶解后即加入反应釜内,因此比较稳定,所以一般多采用过硫酸钾、过硫酸铵等。
一般情况下过硫酸钾的用量为单体量的0.2%,实际上在反应中只加入2/3,其余1/3是在反应最后阶段加入的,目的是为了减少乳液中的游离单体。
引发剂用量根据设备情况、投料量确定,反应设备越大,投料量越大,引发剂的用量就相应减少些。
做小试验的时候,引发剂使用的比例比中试、实际生产的比例要大一点。
而在每次反应时间中初加的部分也需视反应情况而稍有不同。
用过硫酸盐为引发剂时,乳液的pH值需加以控制,因为在反应中加入过硫酸盐会使反应液的酸性不断增加,而pH值太低(如小于2时),则反应速度很慢,有时会破坏了乳液聚合反应的正常进行,使乳液粒子变粗,甚至会使反应时间过长或使反应无法进行。
乳液聚合经典教程 PPT课件
稳定性↑
SDS
0.48
◆ 加料方式
共聚单体加入方式 → M/P表面分布 → 稳定性 羧酸 分批加入 种子聚合法 → -COO- 在 M/P 表面↑
◆ 微量乳化剂作用
<CMC 加入E → 保护初始粒子 → 稳定性↑ → Nc↑ → Rp↑
◆ 齐聚物链长↑→CMC ↓ ◆ M/P中P分子量↑→表面电荷密度 ↓
稳定性↓
齐聚物胶束 成核机理示意图
齐聚物自由基
形成胶束 增长 聚并
增长 基本粒子
聚并 稳定乳胶粒
最终产物
临界成核链长ncr:St 7 MMA 82 VAc 1320
3.1.1.3 母体颗粒凝结成核 母体颗粒通过均相成核而形成 母体颗粒的聚结生成最终颗粒 聚合速度由以下三部分组成 1)母体颗粒的形成速率 2)母体颗粒的聚结 3)颗粒内的增长反应 实为上两成核理论的综合
水溶性单体 M2↑→ 组成M2↑→ 粒子稳定↑→ 颗粒数↑→ Rp↑
◆ 羧酸单体的中和度
加入碱和羧酸单体的摩尔比
中和度 → 油水相分配比 水相中离解程度 → 羧酸在P中含量
颗粒形成 稳定性 → Rp
中和度↑→ Rp↓
胶乳稳定性 M/P表面 –COO-决定
每-COO-占表面 0.14~ 0.23nm2/个 小
易吸附自由基, 易聚结, 分布均匀
传统
15~20% 结束
3.1.2 无皂乳液制备 使M/P稳定, 链和端基上 离子基团 来源有三:
(1) 引发剂碎片法
K2S2O8 分解 引入-SO4特点: 表面电荷小 体系稳定性差 固含量不高(10%)
聚合速度缓慢
(2) 水溶性单体参加共聚制无皂胶乳
共聚单体强亲水性 → M/P表面 稳定 水溶性单体种类 聚合工艺 → 产品影响
《乳液聚合》幻灯片
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1、乳液聚合生产工艺的特点
乳液聚合的定义:
乳液聚合是单体和水在乳化剂的作用下配制成的乳 状液中进展的聚合,体系主要由单体、水、乳化剂及 水溶性引发剂四种成分组成。
〔4〕长期存放
2、乳液聚合的根本原理
乳液聚合机理及动力学
1、乳液聚合机理
乳液聚过程合体系的相转变:
液-液体系→液-固体系
根据间隙乳液聚合的动力学特征,可以把整个乳液聚合过程分为四 个阶段:
• 分散阶段〔聚合前段〕
• 乳胶粒长大阶段〔聚合II段〕
• 乳胶粒生成阶段〔聚合I段〕 • 聚合完成阶段〔聚合III段〕
Gemini外表活性剂构造特征
Gemini外表活性剂的典型构造可以看成是由两个构造一 样的传统外表活性剂分子通过一个连接链连接而成,其 分子构造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外表活性剂特征图
Gemini外表活性剂构造特征
分子中含有两个疏水链、两个亲水头和一 个柔或刚性连接基。
Gemini外表活性剂定义、构造特征
双子外表活性剂〔Gemini surfactant〕, 又称孪连外表活性剂 双生外表活性剂 偶联外表活性剂
Gemini型外表活性剂是一种新型的外表活性剂, 由两个双亲分子的离子头经联接基团通过化学键 联接而成。 Gemini是双子星座的意思。 1991年, Gemini的概念由Menger等第一次 提出。
3、乳液聚合物料体系及其影响因素
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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。