无皂乳液聚合技术与微乳液聚合

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无皂乳液聚合方法应用进展

无皂乳液聚合方法及应用进展[摘要]本论文主要介绍了无皂乳液聚合的特点，聚合方法，并概括了当今无皂乳液聚合的一些应用及发展前景。

[关键词]无皂乳液聚合聚合方法单体应用中图分类号：o213.1 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）16-0244-01前言无皂乳液聚合指在聚合反应过程中完全不加乳化剂或加入的乳化剂浓度小于临界胶束浓度（cmc）的乳液聚合过程。

目前对于它的研究的倍受关注，并进入了一个快速发展的阶段。

1 无皂乳液聚合的特点与传统乳液聚合相比，无皂乳液聚合产物具有以下特点：1.制得的乳胶粒子呈单分散性、表面“洁净”；2.制得的微球尺寸比较大，还可以制成表面具有化学功能的颗粒；3.避免了因乳化剂的存在而导致对产物的表面性能、电性能、耐水性及成膜性等不良影响；4.不使用乳化剂和无乳化剂的后处理过程降低了产品成本；5.无皂聚合乳液的稳定性通过离子型引发剂残基、亲水性、离子型共聚单体和电解质等在乳胶粒表面形成带电层实现。

2 无皂乳液聚合方法2.1 引入可离子化的引发剂在无皂乳液聚合中通常引入的离子引发剂有阴离子引发剂过硫酸盐型和偶氮烷基羧酸盐型，阳离子引发剂偶氮烷基氯化胺盐型。

引发剂分解后生成离子自由基，在引发聚合后，引发剂碎片作为聚合物链端基类似于乳化剂分布在乳胶粒表面，起稳定作用。

2.2 引入亲水性共聚单体在无皂乳液聚合体系中加入亲水性共聚增加了水相中的单体浓度，提高了反应速率；同时，由于单体的亲水性而倾向于排列在聚合物乳胶粒-水相界面上，或以离子形式形成水化层，起到稳定乳胶粒的作用。

常用的亲水性共聚单体有羧酸类单体、酰胺类单体等。

2.2.1 与羧酸类单体共聚无皂乳液聚合中引入羧酸类单体使聚合加速、稳定性增加，其作用与羧酸单体的性能有关。

羧酸单体主要有：甲基丙烯酸、丙烯酸、富马酸等。

2.2.2 与酰胺类单体共聚这类单体包括丙烯酰胺及其衍生物如n-羟甲基丙烯酰胺、n，n 一二甲基丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺等，他们分子中含有碳碳双键和酰胺基，酰胺基中的氨基可与水分子形成氢键，增加了离子的亲水性，提高了乳液的稳定性和体系的黏度[2，3]。

无皂乳液聚合

乳液聚合乳液聚合(emulsion polymerization)是高分子合成过程中常用的一种合成方法，因为它以水作溶剂，对环境十分有利。

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。

乳液聚合又可细分为无皂乳液聚合、核壳乳液聚合、微乳液聚合、原位乳液聚合、反相乳液聚合、反相微乳液聚合、基团转移聚合等等。

在这里主要介绍无皂乳液聚合。

传统的乳液聚合中的乳化剂会被带入到最终产品中去，其纯化工艺非常复杂。

乳化剂一般价格昂贵。

加入乳化剂会增加成本而且乳化剂会造成环境污染，乳化剂的存在还会影响乳液聚合物的电性能、光学性质、表面性质及耐水性等，使其应用受到限制。

另外，生产确定粒径的乳液产品需要制定特别的反应条件且可重复性差[1]。

随着人们对环境问题的日益重视以及为克服由于加入乳化剂而带来的聚合物产品的弊端，人们开始致力于无皂乳液聚合技术（soap-free）。

无皂乳液聚合(soap-free emulsion polymerization)是指不含乳化剂或仅含少量乳化剂其浓度小于临界胶束浓度CMC 的乳液聚合。

但少量乳化剂所起的作用与传统的乳液聚合完全不同[2] 。

与传统乳液聚合方法相比无皂乳液聚合具有以下几个突出优点：无皂乳液聚合所制备的乳胶粒子具有粒子表面比较洁净的特点，乳液稳定通过电解质如NaCl 离子型引发剂残基亲水型，或离子型共聚单体极性单团在微球表面形成带电层而获得。

无乳化剂乳液聚合所制备的聚合物微球具有单分散性，微球尺寸较常规乳液聚合的大，还可得到具有一定表面化学性质的功能性颗粒。

成核机理无皂乳液聚合体系的粒子密度Np 粒径的大小Dp 直接与成核机理密切相关，因此受到特别的重视。

人们提出了多种无皂乳液聚合成核机理[4]。

普遍为人们所接受的为均相成核机理和齐聚物胶束成核机理。

但是无皂乳液聚合现有的任何一种成核机理均难以描述所有单体的粒子成核的机理。

齐聚物胶束成核机理Goodall 等人研究了苯乙烯/过硫酸钾/水体系的无皂乳液聚合的成核机理提出了一种齐聚物胶束成核机理：带有离子链端的齐聚物先在水相形成胶束而引发聚合，然后随着聚合的进行可以观察到由于胶粒表面积增大而导致的表面电荷密度下降，此时早期产生的初级胶粒通过凝聚重新获得胶态稳定性，一旦稳定的胶粒生成，之后聚合主要在单体溶涨的胶粒中进行。

microgel制备方法

microgel制备方法
微凝胶的制备方法较多，常见的有以下几种方法：
- 溶液聚合：聚合反应大多为自由基聚合，也有报道通过阴离子聚合制备微凝胶的方法。

- 乳液聚合：通过反相乳液聚合（inverse emulsion polymerization）或者沉淀法（precipitation-based method）制备而成，但是这两种方法均存有缺陷，前者容易合成出性能不稳定的微凝胶，后者无法合成出特定尺寸的微凝胶。

- 微乳液聚合：通过使用微流体装置制备数量众多的单体凝胶颗粒，期间需要在微米尺寸下控制流体速度，这样才能获得均匀的且尺寸小的初级凝胶滴。

- 无皂乳液聚合：在制备过程中不添加乳化剂，避免长程网络结构以形成微凝胶。

- 非水分散聚合：形成微凝胶的原理主要基于适当聚合后的高分子链可随溶剂性质变差而从一个溶胀的无规线团蜷缩成一个热力学稳定的单链小球。

- 沉淀聚合：通过添加乳化剂来构建受限反应空间，避免长程网络结构以形成微凝胶。

在实际制备过程中，需要根据具体的应用场景和需求选择合适的制备方法。

如果你想了解更多关于microgel制备方法的内容，可以继续向我提问。

乳液聚合技术

乳液聚合新技术的研究进展摘要：乳液聚合方法具有广泛的应用范围,近期几年备受关注。

本文首先介绍了乳液聚合的基本情况，并着重介绍了一些新的乳液聚合方法和研究成果。

关键词：乳液聚合；进展前言：乳液聚合技术的开发始于本世纪20年代末期，当时就已有和目前生产配方类似的乳液聚合的专利出现。

30年代初，乳液聚合已见于工业生产。

随着时问的推移，乳液聚合过程对商品聚合物的生产具有越来越大的重要性，在许多聚合物如合成橡胶、合成树脂涂料、粘合剂、絮凝剂、抗冲击共聚物等的生产中，乳液聚合已经成为主要的生产方法之一，每年通过该方法制作的聚合物数以千万吨计。

【1】1．乳液聚合基本情况1.1乳液聚合定义生产聚合物的方法有四种：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合。

乳液聚合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，体系主要由单体、介质(水)、乳化剂及溶于介质(水)的引发剂四种基本组分组成。

目前的工业生产中，乳液聚合几乎都是自由基加成聚合，所用的单体几乎都是烯烃及其衍生物，所用的介质大多是水，故有人认为乳液聚合是指在水乳液中按照胶柬机理形成比较独立的乳胶粒中，进行烯烃单体自由基加成聚合来生产高聚物的一种技术。

但随着聚合理论的逐步完善，对乳液聚合比较完整的定义应该为：乳液聚合是在水或其他液体作介质的乳液中，按照胶束理论或低聚合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。

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。

1.2乳液聚合的特点聚合反应发生在分散在水相内的乳胶粒中，尽管在乳胶粒内部粘度很高，但由于连续相是水，使得整个体系粘度并不高，并且在反应过程中体系的粘度变化也不大，这样的体系由内向外传热就很容易，不会出现局部过热，更不会暴聚，同时低粘度体系容易搅拌，便于管道输送，容易实现连续化操作。

聚合反应工业实施方法—新的非均相体系聚合法

无皂乳液聚合反相乳液聚合微乳液聚合分散聚合种子聚合
••••••
4.1 无皂乳液聚合
无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微量乳化剂（其浓度小于临界胶束浓度 CMC）的乳液聚合过程
乳化剂是乳液聚合成核和乳液体系稳定的关键
无乳化剂乳液聚合何以成核？乳液体系何以稳定？
聚合后：非均相体系
聚合物不溶于该介质
分散剂
常用的稳定剂有聚乙烯基吡咯烷酮、羟丙基纤维素、聚丙烯酸、聚乙二醇和糊精等合成和天然高分子
体系稳定
齐聚物沉淀机理
乳液聚合隔离效应体积效应凝胶效应富集效应
转化率（%）
反应速率较快
100
80
60
CB
A
40
20
0
50
100
反应时间（min）
A. 溶液聚合 B. 沉淀聚合 C. 分散聚合
无皂乳液聚合的成功事例是对经典乳液聚合理论中胶束成核机理的挑战
均相成核和齐聚物胶束成核
single-chain 析出的成核
水中齐聚物的生成
multi-chain 析出的成核
临界链长时析出
饱和浓度时析出
分子链的链长
因稳定而聚集
初步粒子
成长继稳续定成粒长子
齐聚物链的数
最终粒子
与短链的溶解性密切相关
4. 新的非均相体系聚合法
聚合物乳液
除水后或直接使用
涂料油漆粘合剂油墨橡胶
乳液聚合物以乳液的形式在传统的涂料、胶粘剂等方面得到广泛的应用的同时，其聚合产物经处理而可制得各种功能型复合高分子微粒子，并以其多样的粒子形态和精细的复合结构在高科技新材料等众多领域具有广阔的应用前景。

无皂乳液聚合

无皂乳液聚合的几种制备方法比较及应用摘要：无皂乳液聚合又称无乳化剂乳液聚合，是一种环保清洁的制备高聚物的聚合方法。

与常规乳液聚合相比，具有许多优点，因此受到越来越多的关注，应用空间和发展前景十分广阔。

详细地讨论了几种无皂乳液聚合的制备方法，对其优缺点进行了比较，并根据不同的方法举出一些应用的例子。

关键词：无皂乳液聚合；制备方法；应用前言无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加入乳化剂或仅加入微量乳化剂(小于临界胶束浓度CMC)的乳液聚合过程。

与常规乳液聚合相比，无皂乳液聚合具有如下特点：(1)避免了由于乳化剂的加入，而带来的对聚合产物电性能、光学性能、表面性能、耐水性及成膜性等的不良影响；(2)不使用乳化剂，降低了产品成本，缩减了乳化剂的后处理工艺；(3)制备出来的乳胶粒具有单分散性，表面“洁净”，粒径比常规乳液聚合的大，可以被制成具有表面化学能的功能颗粒；(4)无皂聚合乳液的稳定性通过离子型引发剂残基、亲水性或离子型共聚单体等在乳胶粒表面形成带电层来实现。

无皂乳液聚合由于体系中不含乳化剂，所以具有许多优异的性能。

但是也正是由于缺少乳化剂的保护作用，而使得乳液的稳定性下降，固含量相对较低。

因此，开发新型的反应性乳化剂和优化无皂乳液聚合工艺，是无皂乳液聚合面临的首要问题。

1.制备方法1.1制备方法的选择原因无皂乳液聚合的制备方法可根据其单体种类与性质以及反应体系来选择，并可以根据其机理，反应动力学、热力学以及影响无皂乳液聚合稳定性的因素来判断制备方法的优缺点。

其中无皂乳液的稳定性是在选择制备方法时的必要考虑因素。

在无皂乳液聚合过程中，生成的表面活性物质、聚合物的结构因素以及静电因素都可以不同程度的影响无皂乳液的稳定性。

根据影响稳定性的不同因素可知，要增强粒子稳定性。

原则上应增强粒子表面的电荷和亲水性，使Gibbs自由能充分降低。

可以得出增强稳定性的方法如下：（1）以聚(醋酸乙烯酯／丙烯酸钠)两亲聚台物为乳化剂。

乳液聚合方法在材料制备上的应用

乳液聚合⽅法在材料制备上的应⽤聚合⽅法在材料制备上的应⽤及发展材料的合成与制备⾸先是单体通过聚合反应合成聚合物，然后通过相应的加⼯⼯艺制备成所需的材料或产品。

聚合反应常需要通过⼀定的聚合⽅法来实施，根据聚合物的性能指标以及应⽤环境条件等要求，常⽤的聚合⽅法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合以及固相聚合、熔融聚合、界⾯聚合等等，不同的聚合反⽅法有不同的⼯艺及设备要求，所得的聚合物产物在纯度、分⼦量、物态及性能等⽅⾯也各有差异。

如本体聚合体系中仅有单体和引发剂组成，产物纯净后处理简单，可直接⽤模板模具成型，如有机玻璃的制备；溶液聚合是将单体和引发剂均溶于适当的溶剂中的聚合⽅法，体系得粘度较低，具有传热散热快、反应条件容易控制，可避免局部过热，减少凝胶效应等特点适应于聚合物溶液直接使⽤的场合，如涂料、胶粘剂等；悬浮聚合是单体以⼩液滴状悬浮在⽔中进⾏的聚合⽅法，，其特点是以⽔作为反应介质，为了让⾮⽔溶性的单体能在⽔中很好地分散需要使⽤分散剂，所以悬浮聚合体系⼀般由单体、油溶性引发剂、分散剂以及⽔组成，悬浮聚合的产物⼀般以直径为0.05~2mm的颗粒沉淀出来，后处理简单⽅便⽣产成本低，但产物中常带有少量分散剂残留物；乳液聚合是在乳化剂的作⽤下，单体分散在⽔中形成乳液状态的聚合⽅法，体系由单体、⽔溶性引发剂、乳化剂和⽔组成，由于是以⽔为介质，具有环保安全、乳胶粘度低、便于传热、管道输送和连续⽣产等特点，同时聚合速度快，可在较低的温度下进⾏聚合，且产物分⼦量⾼，所得乳胶可直接⽤于涂料，粘结剂，以及纸张、织物、⽪⾰的处理剂等众多领域，乳液聚合因其⽣产过程中安全、环保等特点深受⼈们的⼴泛重视，下⾯主要以乳液聚合为例就聚合⽅法在材料制备上的应⽤及进展进⾏概述。

⼀、乳液聚合法的特点：1、乳液聚合的优点：以⽔为分散介质价廉安全。

乳液的粘度低，且与聚合物的分⼦量及聚合物的含量⽆关，这有利于搅拌、传热及输送，便于连续⽣产；也特别适宜于制备粘性较⼤的聚合物，如合成橡胶等。

无皂乳液聚合技术及其应用

无皂乳液聚合技术及其应用庄　严　张复盛　(北京航空航天大学材料科学与工程系,100083)摘　要　在无皂乳液聚合的反应机理(包括成核机理和增长机理),及其体系的稳定性方面,较系统地论述了无皂乳液聚合技术的现状及其发展趋势,并对其应用作了较为详尽的介绍。

关键词　无皂乳液聚合　反应机理　乳液稳定性　应用EMU LSIFIER-FREE EMU LSION POLYMERIZATIONTECHN OLOG Y AN D ITS APPL ICATIONZhuang Yan,Zhang FushengAbstract　The present status and development trend of emulsifier-free emulsion polymerization technology,including the reaction mechanism(nucleation and growing)and stability of the system have been described,and its application was dis2 cussed in detail.K ey Words　emulsifier-free emulsion polymerization,reaction mechanism,stability of emulsion,application1　前　言传统的乳液聚合方法已广泛应用于高分子材料的合成过程中,近来,在生物医学方面也开始应用这项技术[1,2]。

然而,由于乳液聚合产物中残留有乳化剂,导致高分子材料的耐水性及其表面光泽性下降。

另外,乳化剂造成的环境污染也日益引起人们的关注。

基于上述原因,无皂乳液聚合(emulsifer-free polymerization,EFP)技术应运而生。

本文针对EFP 技术在理论和应用方面的问题,着重介绍EFP的聚合理论进展、乳液稳定性及EFP技术的具体应用。

【华东理工大学】《乳液聚合》课件——乳液聚合新技术及应用

五、细乳液聚合成核位置
单体液滴表面积大一方面有利于捕获自由基，消除胶束成核；另一方面有利于捕获水中临界溶解长度之前的低聚自由基，消除均相成核
6. 聚合物乳胶粒子的大小和分布
一、乳化剂SHS和助乳化剂HD比例的影响
二、助乳化剂HD和细乳化法对乳胶粒径的影响
7. 聚合动力学特征
细乳液聚合不存在明显的恒速阶段！！！
.
单体液滴 1000~5000nm
单体亚微液滴 100~400nm 单体溶胀胶束 40~50nm
引入助乳化剂，采用微乳化工艺
独特优点
①体系稳定性高； ②产物乳胶粒径较大； ③聚合速率适中； ④可制备互穿聚合物网络
2. 细乳液的制备方法
一、细乳液的制备步骤
①预乳化：乳化剂与助乳化剂溶于单体或水中 ②乳化：将单体（混合物）加入①，搅拌均匀 ③细乳化：将②通过超声振荡器或均化器均化
无明显恒速期
四、微乳液及其聚合的特点
乳液（聚合） ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 动力学稳定，强力搅拌形成液滴粒径100-500nm，体系浑浊或半透明与之相反成核期、恒速期，降速期胶束成核，转化率小于10%-20% 聚合物链数目大100-1000 聚合物粒子内平均自由基数N=5 粒子结构形态性能不同微乳液（聚合）热力学稳定，可自发形成液滴粒径小于100nm，透明或半透明或微蓝单体含量低于10%，乳化剂含量高于 10% 成核期，降速期连续的粒子成核，可延续到较高转化率聚合物粒子内链少，分子量高聚合物粒子内平均自由基数N<5
五、微乳液聚合的研究现状(了解)
法国Candau——水溶性单体的微乳液聚合研究国立新加坡大学以Gan为首——O/W微乳液中油溶性单体的聚合动力学和聚合机理以及共聚行为；以W/O或双连续相微乳液为介质制备多孔聚合物微球美国Akron大学Cheung——揭示所得的多孔材料与聚合前微乳液结构之间的关系 Vaskova——研究引发聚合的场所与引发剂种类之间的关系

无皂乳液聚合法

无皂乳液聚合方法
哎，说起这个无皂乳液聚合方法，其实它就是个搞化学的人研究出来的新技术。

传统的乳液聚合，那得要加好多皂类的东西去稳定那些小液滴，不然它们就容易聚在一起，变得不均匀。

但这个无皂的，就省去了这一步，听起来就高级多了嘛。

具体操作起来，也是有点门道的。

首先呢，你得选好那些单体，就是些能聚在一起变成高分子的小分子。

然后，还要加点儿乳化剂，不过这里的乳化剂不是传统意义上的皂类，它更像是个“和事佬”，能让单体们在水里头均匀分布，但又不会让它们真的聚起来。

接下来，就是加引发剂了。

这个引发剂就像个“点火器”，能让单体们开始聚合反应。

在无皂的条件下，这个反应得控制得刚刚好，不然就容易出问题。

温度、时间，哪个都不能马虎。

等反应完了，你得到的乳液就是无皂的了。

这种乳液有个好处，就是它的表面比较干净，不会有那些皂类残留，用起来就更放心了。

而且，因为少了皂类的干扰，聚合出来的高分子材料性能也更好，更均匀。

总的来说，这个无皂乳液聚合方法，虽然听起来有点复杂，但实际上是个很有前途的技术。

它能让我们的化学制品更环保、更高效，还能提高产品的性能。

以后啊，说不定会有更多的化学家去研究它，让它变得更好、更实用。

咱们这些吃瓜群众，就等着享受新技术带来的好处吧！。

乳液聚合新方法

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4、无皂乳液聚合
反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微量乳化剂（其浓度小于临界胶束浓度 CMC）的乳液聚合过程
聚合体系仍下列反应物获得胶态稳定性，即聚合物的一部分具有高分子乳化剂的特征
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⑴离子型引収剂（如偶氮二异铵盐酸盐）；
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2.互穿聚合物网络（ IPN）机理
在核壳乳液聚合反应体系中加入交联剂，使得核层、壳层中一者或两者发生交联，则生成乳液互穿聚合物网络。交联使得乳液胶粒的许多性能都得到优化，在工业生产中得到了普遍应用！！
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根据核和壳单体的不同，正常的核壳聚合物基本上有两种类型：硬核软壳型：这类聚合物主要用作涂料。软核硬壳型：以丁二烯﹑丙烯酸丁酯等软单体，经乳液聚合后为种子，甲基丙烯酸甲酯﹑苯乙烯﹑丙烯睛等为硬单体，后来加入继续聚合，就成为硬壳层。以B（丁二烯）为核，S（苯乙烯）和A（丙烯睛）共聚物为壳，就成了著名的ABS工程塑料。
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特点
在聚合过程中，除了水、油还需要加入大量的乳化剂和助乳化剂，以使表面活性剂分子在溶液中由于亲水、亲油基团而产生的胶束构成热力学稳定的乳状液
它与传统乳液不同，是各向同性、热力学稳定的分散体系微乳液聚合法可以合成平均粒径小、表面张力低、润湿性渗透性极强、稳定性更好的聚合物微乳液
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分类
单相微乳液的结构分为3种类型: O/W型，极微小的油滴分散于水相中； W/O型，极微小的水滴分散于油相中； B.C型，双连续型(bicontinue) ，任一部分油在形成液滴被水包围的同时，亦与其它部分的油滴一起组成了油连续相，又把水包围随着体系组成或者盐度、温度的改变， O/W, W/O,和B.C三种结构可以相互转变

微乳液聚合定义

微乳液聚合定义微乳液聚合是指在水相中存在着油微乳液胶体的聚合过程。

所谓微乳液，是指油滴具有纳米尺度的尺寸，在水相中能够长期保持分散稳定。

微乳液聚合是一种重要的胶体聚合方法，能够用于制备具有功能性的高分子材料。

本文将探讨微乳液聚合的原理、影响因素和应用。

微乳液聚合的原理是通过在水相中存在的油滴作为反应介质，实现聚合反应。

在微乳液体系中，油滴与水相之间存在较高的界面活性剂浓度和表面张力，这有利于催化剂的扩散，促进了聚合反应的进行。

此外，界面活性剂还能够在油滴表面吸附高分子聚合物，从而稳定微乳液体系。

影响微乳液聚合的因素有很多，其中包括界面活性剂的种类和浓度、油相和水相的比例、溶剂的选择等。

界面活性剂的种类和浓度是微乳液聚合成功与否的关键因素。

不同种类的界面活性剂的形成的微乳液稳定性和聚合速率不同。

油相和水相的比例也会影响微乳液的稳定性和聚合反应的进行。

通常情况下，较高的油相浓度有助于微乳液的形成和维持。

微乳液聚合具有许多优点和应用前景。

首先，微乳液聚合可以在常温下进行反应，避免了高温带来的问题。

其次，微乳液聚合能够制备出具有均一微观结构的高分子材料，这对于应用于生物医学领域的材料特别有意义。

此外，微乳液胶体中的油滴本身就具有大量的纳米孔径，可以用于制备纳米级材料。

此外，微乳液聚合方法还可以用于制备诸如聚合物纳米胶粒、聚合物薄膜等高性能材料。

总之，微乳液聚合作为一种重要的胶体聚合方法，在高分子材料领域具有广阔的应用前景。

微乳液聚合的原理是通过在水相中存在的油滴作为反应介质，实现聚合反应。

界面活性剂的种类和浓度、油相和水相的比例、溶剂的选择等因素会对微乳液聚合的结果产生影响。

微乳液聚合具有许多优点，包括低温、均匀结构、纳米孔径等。

未来，微乳液聚合在高分子材料领域的应用将更加广泛，并为材料科学的发展做出贡献。

乳液聚合原理

Gemini表面活性剂定义、结构特征
双子表面活性剂（Gemini surfactant），又称孪连表面活性剂双生表面活性剂偶联表面活性剂
Gemini型表面活性剂是一种新型的表面活性剂，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。
离子型表面活性剂的溶解度随着温度的升高而增加，当达到一定温度后，其溶解度会突然迅速增加，这个转变温度称为Kraff点
Gemini表面活性剂分子中含有两个亲水基，具有足够的亲水性，而且其分子含有两条疏水链，疏水性更强，更易在水溶液表面吸附和在水溶液中形成胶团。因此，与相应的单链表面活性剂相比较，具有更好地水溶性。
离子型乳化剂形成的乳状液其电解质稳定性差。
2、乳液聚合的基本原理
（2）机械作用
当机械作用能量超过聚集活化能时，乳胶粒就彼此产生凝聚。非离子型乳化剂形成的乳状液其机械稳定性差；
（3）冰冻
由于冰晶的继续增长而被覆盖在下面的乳状液一方面受到机械压力，一方面水的析出时乳状液体系内电解质浓度升高，直至最后造成破乳。
阳离子型乳化剂 (使用条件：pH<7) 主要类型是胺类化合物的盐如脂肪胺盐和
季胺盐。非离子型乳化剂（适用于很宽的pH值范围）
主要有聚氧乙烷基的酯和醚以及环氧乙烷和
环氧丙烷的共聚物等
两性型乳化剂
（可以在任何pH值条件下使用）
乳化剂的分类
阴离子型乳化剂
是溶液聚合中使用最广泛的乳化剂。由于阴离子型乳化剂外层具有静电荷，所以其机械稳定性好，化学稳定性差。
Gemini表面活性剂的性质
更易聚集生成胶团，因而有更低的临界胶束浓度

无皂乳液聚合研究论文

无皂乳液聚合研究论文•相关推荐无皂乳液聚合研究论文毕业论文题目 CTFE、羟丁基乙烯基醚、丙烯酸无皂乳液聚合研究学院化学化工学院专业化学工程与工艺班级学生学号指导教师二〇一七年五月四日摘要无皂乳液聚合是一种较为新颖的乳液聚合技术。

含氟聚合物的无皂乳液聚合是以水为分散介质的，因此避免了有机溶剂涂料中的有机溶剂对环境的污染和对人类的危害，而且耐腐蚀性较强。

水性涂料中的水不会造成环境污染等问题，而且生产成本也不高，所以水基涂料是环保性涂料发展的很重要方向。

本论文分四个部分。

第一部分，介绍了无皂乳液聚合研究进展，主要讨论了无皂乳液聚合的成核机理、稳定机理、增长机理，影响无皂乳液聚合稳定性的因素。

第二部分，主要是实验过程，系统的研究了单体、乳化剂和引发剂的选择及配比以及聚合温度、聚合时间对其单体总转化率、乳液性状、粒径及稳定性等主要性能的影响，通过设计对比试验找出反应的最佳配比。

第三部分，主要是对试验结果的讨论和分析，确定最佳的反应温度、时间和单体配比、乳化剂与引发剂的用量，对聚合物产品的表征和性能的测定。

第四部分，得出本次研究的结论。

关键词：无皂乳液聚合、CTFE、羟丁基乙烯基醚、固含量、粒径。

ABSTRACT Soap-free emulsion polymerization is novel new technology. Fluoropolymer-free emulsion with water as the dispersion medium, to avoid organic solvents in the organic solvent coating environmental pollution and harm to humans, but relatively strong corrosion resistance. Water-based paint will not bring the water pollution problems, and cost of production is not high, so water-based paint is the development of environmentally friendly coatings is very important direction.The thesis is divided into four parts. The first part, introduced free emulsion polymerization progress, mainly discussed the soap-free emulsion polymerization nucleation mechanism, stability mechanism, growth mechanism, influencing factors in the stability of emulsion polymerization. The second part, an experimental process, the system of the monomer, emulsifier and initiator of the selection and ratio and polymerization temperature, polymerization time on the total conversion rate of monomer, emulsion characteristics, particle size and stability of other major performance, by designing tests to find the optimum contrast ratio. The third part, mainly for the discussion and analysis of test results to determine the optimum reaction temperature, time and monomer ratio, the amount of emulsifier and initiator, the polymer product characterization and determination of properties. The fourth part, the conclusions drawn in this study.Key words: emulsion polymerization, CTFE, hydroxyl butyl vinyl ether, solid content, particle size.目录摘要 .......................................................................................................................... (I)ABSTRACT ......................................................................................................... ................ II 目录 .......................................................................................................................... ..... III 1 前言 .......................................................................................................................... .... - 1 -1.1 无皂乳液聚合的研究进展 ....................................................................................... - 1 -1.2 无皂乳液聚合机理 ................................................................................................... - 1 -1.3 无皂乳液聚合的聚合方法 ....................................................................................... - 2 -1.3.1 引入可离子化的引发剂 .................................................................................... - 2 -1.3.2 引入亲水性共聚单体 ........................................................................................ - 3 -1.3.3 引入离子型共聚单体 ........................................................................................ - 3 -1.3.4 引入表面活性单体 ............................................................................................ - 3 -1.3.5 助溶剂法 ............................................................................................................ - 4 -1.4 可聚合乳化剂种类 ................................................................................................... - 4 -1.4.1 烯丙(氧)基型 ..................................................................................................... - 4 -1.4.2 (甲基)丙烯酸型 .................................................................................................. - 4 -1.4.3 丙烯酰胺型 ........................................................................................................ - 4 -1.4.4 苯乙烯型 ............................................................................................................ - 4 -1.4.5 马来酸酯型 ........................................................................................................ - 5 -1.4.6 其他类型 ............................................................................................................ - 5 -1.5 影响无皂乳液稳定性的因素 ................................................................................... - 5 -1.6 提高乳液稳定性的方法 ........................................................................................... - 5 -1.6.1 利用聚合物链末端的亲水性引发剂碎片 ........................................................ - 6 -1.6.2 加入活性物质 .................................................................................................... - 6 -1.6.3 提高乳胶粒表面的电荷密度 ............................................................................ - 6 -1.6.4 在乳胶粒表面引入亲水性物质 ........................................................................ - 6 -1.6.5 调整聚合反应的分散介质 ................................................................................ - 7 -1.6.6 适当的无皂乳液制备工艺................................................................................ - 7 - 2 实验部分 ...................................................................................................................... - 8 -2.1实验仪器 .................................................................................................................... - 8 -2.2实验药品 .................................................................................................................... - 8 -2.3 实验装置及工艺流程 ............................................................................................... - 9 -2.4 实验操作 ................................................................................................................... - 9 -2.4.1 含氟无皂乳液聚合物的制备 ............................................................................ - 9 -2.4.2 性能测试 .......................................................................................................... - 10 - 3 结果与讨论 ................................................................................................................ - 12 -3.1 聚合反应条件的确定 ............................................................................................. - 12 -3.1.1 单体配比的确定 .............................................................................................. - 12 -3.1.2 聚合温度的确定 .............................................................................................. - 12 -3.1.3 聚合反应过程中压力变化与反应进程的关系 .............................................. - 14 -3.1.4 丙烯酸的加入量对产品性能的影响 .............................................................. - 15 -3.1.5 引发剂的用量对产品性能的影响 .................................................................. - 20 -3.1.6 反应时间的确定 .............................................................................................. - 23 -3.2 聚合物产品的表征和性能 ..................................................................................... - 25 -3.2.1 聚合物乳液稳定性的研究 .............................................................................. - 25 -3.2.2 聚合物对水的接触角...................................................................................... - 25 - 结论........................................................................................................................ - 27 - 参考文献 ............................................................................................................ - 28 - 致谢........................................................................................................................ - 30 -1 前言无皂乳液聚合是指完全不加乳化剂或用小于临界胶束浓度的乳化剂的乳液聚合[1]。

高固含量无皂乳液聚合技术研究进展

乳化剂在乳液聚合中起着关键性的作用。

可是，乳化剂一般为亲水性小分子化合物，残留在乳液中使胶膜出现孔隙而不完整，因而造成耐水性、耐污性和光泽差。

乳化剂易迁移和吸附在界面而影响涂膜的附着力和光泽，乳化剂有起泡性，因而制成的产品易产生泡沫。

为了克服以上弊端，国内外一直致力于开发无皂乳液聚合技术。

无皂乳液聚合是指不加乳化剂(更确切地说不加常规小分子乳化剂)或加入微量乳化剂(小于其临界胶束浓度)的乳液聚合过程。

涂料和胶粘剂用乳液要求固含量较高，电解质等水溶性物质含量低，稳定性好。

无皂乳液稳定性差，合成固含量高的无皂乳液十分困难。

为了提高无皂乳液及其聚合的稳定性，国内外进行了大量的研究。

提出了许多方法，如采用水溶性单体共聚，采用反应性表面活性剂或大分子乳化剂，加人难溶无机固体粉末或有机溶剂等。

但笔者认为具有工业应用前景的方法主要是前3种。

本文将介绍这3种方法. 1 采用水溶性单体共聚 所用水溶性单体包括羧酸类单体、酰胺类单体、羟基类单体、磺酸类单体和一些阳离子单体。

通过共聚，水溶性单体被键合在乳胶粒表面，形成亲水性水化膜而产生立体效应来维持乳液的稳定，水化膜的形成也降低了乳胶粒和水之间的界面张力。

离子型水溶性单体还使胶粒表面产生电荷，通过静电斥力来维持乳液的稳定。

所用羧酸类单体主要有(甲基)丙烯酸、衣康酸、富马酸以及马来酸；丙烯酰胺类单体有(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺等；羟基类单体主要有甲基丙烯酸羟乙(丙)酯；磺酸类单体主要有苯乙烯磺酸钠、(甲基)丙烯酸乙酯磺酸钠、2-甲基烯丙基磺酸钠、丙烯酰胺甲基丙烷磺酸钠等。

水溶性单体的亲水性、种类、用量、加料方式和羧基单体的中和度对聚合及乳液的稳定性均有影响。

单体的水溶性太大，易在水相发生均聚，生成水溶性电解质，反之，易埋在胶粒内，均不利于无皂乳液聚合。

乳液聚合工艺学_8_新的聚合方法_无皂乳液聚合

均相沉淀成核理论齐聚物胶束成核理论
无皂乳液聚合的成核及稳定机理
均相成核
齐聚物胶束成核
无皂乳液聚合的成核及稳定机理
（1）均相成核机理稳定的关键是含有端基是亲水性的引发剂碎片SO4-自由基活性链，基本粒子之间聚并使表面电荷密度增加。
【均相成核】：该机理主要适用于水溶性的单体。引发剂首先在水相中分解生成自由基，继而与溶于水的单体分子引发聚合并进行链增长; 由于自由基活性链含有引发剂碎片而带有亲水性基团，随着链增长反应的进行，自由基活性链聚合度增大，在水中溶解性逐渐变差，当活性链增长至临界链长时，便自身卷曲缠结，从水相中析出，形成基本初始粒子; 基本初始粒子一旦形成，便会捕捉水相中自由基活性链而继续增长，形成基本粒子，即成核；基本粒子粒径很小极不稳定，需要通过粒子间的进一步聚并来提高粒子的稳定性，聚并的结果使得聚合物粒子数目开始逐渐减少，同时聚合物粒子体积增大，表面电荷密度增加，界面张力减少，粒子稳定性不断提高; 粒子稳定性不断提高同时聚并速率减缓，最终形成稳定的聚合物乳胶粒。成核及稳定过程可用下图来表示。
化学楼106室乳液聚合新方法乳液聚合工艺学概述本章主要讲述乳液聚合新方法其中包括?非水介质乳液聚合?无皂乳液聚合?核壳乳液聚合?乳液互穿聚合物网络?微乳液聚合?乳液定向聚合?辐射乳液聚合?细乳液聚合?超浓乳液聚合无皂乳液聚合?soapfreeemulsionpolymerization?emulsifieremulsionpolymerization?surfactantantfreeemulsionpolymerization无皂乳液聚合?发展历史及特点?理论进展?无皂乳胶的制备?无皂乳液的稳定性?无皂乳胶的应用无皂乳液聚合无皂乳液聚合指