乳液聚合的特点及应用

乳液聚合的特点及应用

和其它聚合反应的实施方法——本体聚合、溶液聚合和悬浮聚合相比较，乳液聚合法有如下的重要特点：

1．易散热

众所用知，烯类单体聚合反应的传热特点是

①热负荷大，其聚合热约为60一100KJ／MOLl；

②在聚合过程中放热不均衡，高峰期要比平均放热速率高2—3倍；

③传热条件差．对本体聚合来说，反应后期体系粘度可达几十万mpa.s．传热系数大大降低；

④为了控制聚合反应速率与聚合物分于量及其分布，聚合过程常常对反应温度有着非常苛刻的要求。

为了解决散热问题，即使采用高效搅拌和换热装置，也很难将所产牛的聚合热及时排除，所以聚合过程的散热问题是一个关键问题，常常因为散热问题得不到合理解决而使实验室研究成果不能投人工业生产而转化为生产力。散热问题也严重地影响着安全生产和产品质量，因为散热不好而在聚合体系中造成局部过热，轻则使相对分子质量分布变宽，还会引起支化、交联和碳化，使产品质量变坏，重则会引起爆发性聚合，使产品报废，甚至发生事故。

与本体聚合不同，乳液聚合体系的连续相是水，聚合反应发生在分散于水相中的乳胶粒内部，尽管乳胶粒内粘度很高，但整个反应体系的粘度并不高，基本上接近于连续相水的粘度，并且在聚合过程中体系粘度也不会发生大幅度的变化，因为同本体聚合相比，乳液聚合体系易散热，不会出现局部过热，更不易发生爆聚。

乳液聚合不仅比本体聚合容易散热，而且也比溶液聚合和悬浮聚合更容易散热，许多阅澈热问题得不到解决而上升不到大生产的聚合过程，常常可以很容易地用乳液聚合法进行生产。

2．既可制得高分子量的聚合物，又有高的聚合反应速率

本体聚合、溶液聚合与悬浮聚合遵循共向的动力学规律，即在引发剂浓度一定时，要想提高聚合反应速率，就要提高反应温度，而反市温度的提高会加速引发剂的分解，使自由基浓度增大，从而导致了链终止速率的增大，使聚合物平均相对分子量减小；反过来，要想提高聚合物平均相对分子量，就必须降低反应温度，这义会造成聚合反应速率的降低。就是说，要想提高聚合物平均相对分子量，就必须降低聚合反应速率；而要想提高反应速率，就必须牺牲相对分子量的提高，即两者是矛盾的。而乳液聚合可以把两者统一起来，即乳液聚合既可以具有高的聚合反应速率，又可以得到高分子量的聚合物。这是因为乳液聚合是遵循和其它聚合方法不同的动力学规律而进行的。

乳液聚合中的自由基终止速率要比本体聚合中的低，在反应温度和引发剂浓度不变的前提下，终止反应速率低必会导致自由基浓度提高，故乳液聚合体系中的自由基浓度要比本体聚合体系中的大，因而乳液聚合要比本体聚合反应速率高。

采用乳液聚合方法既可以提高聚合反应速率，又可以制得高分子量的聚合物，高的反应速率会使生产成本降低，而高分子量则是生产高弹性合成橡胶和其他许多产品所必需的。这正是和其它聚合方法相比乳液聚合法的独到之处。

3．以水代替溶剂是发展的方向

由乳液聚合法制成的聚合物乳液是聚合物以乳胶粒的形式在水中的分散体，介质水不燃、不爆、无毒、无味，不污染环境，生产安全，对人体无伤害，大大改善聚合车间、后处理车间及其后应用过程中的劳动条件。水便宜、易得，可显若降低成本，而且避免了采用溶液聚合法溶剂回收的麻烦。随着世界各因环境保护法的相继出台和强化，对易造成环境污染的有机溶剂的用量严加控制，以水代替溶剂来制造各种聚合物的乳液聚合法倍受青睐，故具有强大的生命力，成为今后发展的方向。

4．生产灵活性大

和其他聚合方法相比，乳液聚合法生产设备和工艺简单，操作方便，灵活性大；既可采用间歇法，又可采用半连续法和连续法进行生产；生产弹性大，产量可大可小，既有年产几十万吨合成橡胶、合成材脂的大型生产装置，又可生产各种各样的少量特殊用途的精细聚合物产品；溶于水中的、微溶于水中的和不溶于水中的单体均可用乳液聚合法制备聚合物；既可进行单一单体的均聚，又可进行两种或多种单体的共聚反应，同时还可制备接枝聚合物、定向聚合物、互穿网络结构聚合物、核壳结构及异相结构聚合物等具有各种特异性能的聚合物。

5．聚合物乳液可直接利用

在某些情况下，乳液聚合完成以后，需通过后处理将聚合物乳液凝聚成块状、颗粒状或粉末状聚合物，然后送去加工成型，制成各种用品。但在很多情况下所制造的聚合物乳液本身就是产品，直接在建筑、纺织、造纸、工业涂装、皮革等行业作为涂料、粘合剂和其他工作物质，已成为不可缺少的材料。

低温乳液聚合丁苯橡胶(E-SBR)简述

发展简介

丁苯橡胶(styrene butadiene rubber)是最早工业化的合成橡胶。1933年德国采用乙炔合成路线首先研制出乳液聚合丁苯橡胶，并于1937年开始工业化生产。1942年美国以石油为原料生产丁苯橡胶。1949年原苏联也开始生产。这些都在高温下(50℃)的共聚物，称为高温丁苯橡胶。

50年代初，出现了性能优异的低温(5—8℃)丁苯橡胶。目前，低温乳聚丁苯橡胶约占整个丁苯橡胶的80%。1951年开始生产充油丁苯橡胶。以后又出现了丁苯橡胶炭黑母炼胶、充油丁苯橡胶炭黑母炼胶、高苯乙烯丁苯橡胶、羟基丁苯橡胶和液体丁苯橡胶等。60年代中期，溶液聚合丁苯橡胶(S—SBR)开始问世。

目前，丁苯橡胶(包括胶乳)的产量约占整个合成橡胶生产量的55%，是合成橡胶中产量和消耗量最大的胶种。最通用的品种有：SBR1500、SBR1502、SBR1712、SBR1778。

分子结构式

SBR的性能

丁苯橡胶是一种不饱和的烃类高聚物，溶解度参数约为. 在光、热、氧和臭氧作用下将发生物理化学反应，但其被氧化的作用比天然橡胶缓慢，即使在较高温度下老化反应的速度也较缓慢。光对橡胶的老化作用不明显，但耐臭氧性比天然橡胶差。脆性温度约为零下450C，低温性能稍差。

优点

(1)胶料不易焦烧和过硫，硫化平坦性好。

(2)耐磨性、耐热性、耐油性和耐老化性能等均比天然橡胶好。高温耐磨性好，适用于乘用胎。

(3)加工中分子量降到一定程度后不再降低，因而不易过炼，可塑度均匀。硫化胶硬度变化小。

(4)提高分子量可达到高填充。充油丁苯橡胶的加工性能好。

(5)很容易与其它不饱和通用橡胶并用，尤其是与天然橡胶和顺丁橡胶并用，经配方调整可以克服丁苯橡胶的缺点。

并用

1、与天然橡胶并用

与天然橡胶并用可改善丁苯橡胶的自粘性，提高撕裂强度、弹性及拉伸强度等。混炼方法：

# 塑炼天然橡胶，使两者粘度相近再掺合，有利于配合剂的分散，减少胶料的焦烧。

2、与顺丁橡胶并用

可以提高硫化胶的弹性和耐磨性能。顺丁橡胶比例增大时，低温性能尤能得到改善。增加顺丁橡胶并用量，开炼机混炼难度加大；但密练机混炼胶料温度会低些。并用比最好不要超过50%。高炭黑高软化剂的配方，顺丁橡胶的并用比可进一步提高。

应用

丁苯橡胶大部分用于轮胎工业，其它产品有汽车零件、工业制品、电线和电缆包皮、胶管、胶带、鞋类、运动器件和玩具等。