第六章自由基乳液聚合原理及生产工艺课件

季胺盐， 如 RN+(CH3)2CH2C6H5Cl-
R 基团中的碳原子数最好为 12-18
R＝CnH 2n+1
n < 9 时，在水中不形成胶束。 n＝10，可生成胶束，乳化能力校差。 n＝12-18，乳化效果较好。 n > 22，亲油基团过大，不能分散于水中。
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b. 阳离子表面活性剂 主要是胺类化合物的盐，通常要在 pH＜7 的条件下使用。 脂肪胺盐，如 RNH2•HCl 、 RNH(CH3)•HCl
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 在浊点温度以下进行。如醇解度 80％ 的 PVA ，加热到 40 ℃ 时开始变混浊；
离子型乳化剂在一定温度下会同时存在乳化剂真溶液、胶 束和固体乳化剂三相态，此温度点称三相点。乳液聚合在三相 点温度以上进行。
大效率。
学习交流PPT 与临界浓度的关系图
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4、表面活性剂的特征参数
a. HLB 值：亲水亲油平衡值 (Hydrophile-Lipophile Balance) 值用来衡量乳化剂分子中亲水部分和亲油部分对其性质所做贡献 大小的物理量。HLB值越大表明亲水性越大；反之亲油性越大。
油包水
水包油
对于大多数乳化剂来说，学习H交L流BPPT 值处于 3 – 18 之间。
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。
仅仅一条腿在水面的最大支持力就达到了其身体总重量的 15 倍。
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3、表面活性剂及对表界面张力的影响 溶质溶于水中，所得溶液表面张力变化大致可分为：
(I) 表面张力增加：无机盐类及蔗糖、甘露醇等多羟基化合物。
2、乳液聚合体系：主要由单体、水、乳化剂、引发剂和其它助 剂所组成。 3、乳液聚合方法的优缺点
优点：
以水作分散介质，价廉安全；水比热较高，利于传热；乳液粘度 低，便于管道输送；生产工艺可连续可间歇。
聚合速率快，同时产物分子量高，可在较低的温度下聚合。
制备的乳液可直接利用。可直接应用的胶乳有水乳漆பைடு நூலகம்粘结剂， 纸张、皮革、织物表面处理剂等。
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5、表面活性剂的类别 一种离子型表面活性剂是阳离子型还是阴离子型，决定于
和亲油基团相结合的亲水基团的电荷。
十六烷基磺酸钠 Cl6H33-SO3- Na+ 阴离子型
十八胺盐酸盐 C18H37-NH3+ CI- 阳离子型
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a. 阴离子表面活性剂 应用最广泛，通常是在 pH＞7 的条件下使用。
a.化学结构上的共同特点：分子中都含有亲水和亲油基团。
CH3(CH2)10CH2OSO3Na
亲油基团 亲水基团
b.在一定浓度范围，表面活性剂溶 液的若干性质发生突变，此浓度范 围称为表面活性剂的“临界胶束浓 度”。
c. 表面活性剂降低表面和界面张
力的效应要经过一段时间才达到最 十二烷基醇硫酸钠溶液性质
第六章 自由基乳液聚合原理及生产工艺
第一节 自由基乳液聚合原理 第二节 丁二烯、苯乙烯乳液共聚合 ----- 丁苯橡胶的生产工
艺 第三节 种子乳液聚合生产工艺 ----- 糊用聚氯乙烯的生产
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第一节 自由基乳液聚合原理 一、乳液聚合的基本概念 1、乳液聚合：是指单体、水、乳化剂形成的乳状液中进行的聚 合反应过程。
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二、乳液聚合的单体 1、种类：乙烯基单体、共轭二烯单体、丙烯酸酯类单体 2、选择乙烯基单体时注意的三个条件：
可增溶溶解，但不能全部溶解于乳化剂水溶液； 能在发生增溶溶解作用的温度下进行聚合； 与水或乳化剂无任何活化作用，如不水解等。 3、单体的质量要求 要求严格，但不同生产方法其杂质容许含量不同；不同聚 合配方对不同杂质的敏感性也不同，因此应根据具体配方及工 艺确定原辅材料的技术指标。
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2、表面张力和界面张力
两相之间位于表界面上的分子受到内层同种分子的作用力 不同于所受外层异种分子的作用力，在两相的界面上表现有表 面、界面张力。
表面张力(气-液界面) 气体 液体
界面张力(液-液界面) 液体1 液体2
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《自然》报道化学所揭示水黾在水上行走的奥秘
中科院化学所江雷研究员课题组在 仿生研究领域取得了新进展。揭示了昆 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？
(II) 表面张力随溶质浓度的增加逐渐降 低：醇、醛、酮等可溶于水的有机化合物。
(III) 表面张力随溶质浓度增加而急剧 降低，达一定值后，浓度再增加表面张 力变化很小，这类化合物叫做表面活性 剂。
另外，表面活性剂对液体的界
面张力的影响也极为明显。
表面张力-浓度曲线示意图
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表面活性剂的特点
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三、乳化剂与表面活性剂 1、乳化剂 （1）乳化剂的定义
能使油水变成相当稳定且难以分层的乳状液的物质。 （2）乳化剂的作用
降低水的表面张力；降低油水的界面张力；乳化作用（利 用乳化剂形成的胶束，将不溶于水的单体以乳液的形式稳定悬 浮在水中）；分散作用（利用吸附在聚合物粒子表面的乳化剂 分子将聚合物粒子分散成细小颗粒）；增溶作用（利用亲油基 团溶解单体）；发泡作用（降低了表面张力的乳状液容易扩大 表面积）。 （3）乳化剂实际上是一类表面活性剂
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b. CMC 值 临界浓度以下
达到临界浓度
单分子状态溶解或分散于水中
若干个表面活性剂分子聚集形成带有 电荷的胶体粒子(胶束)，亲油基团靠 在一起，而亲水基团向外伸向水中。
单纯小型胶束 4.35nm
棒状胶束 水
3.2nm 5nm
1.8nm
3.2nm
薄层状胶束
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球状胶束
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c. 浊点和三相点
不使用有机溶剂，干燥中不会学习发交流生PPT 火灾，无毒，不会污染大气。 2
缺点：
需固体聚合物时，乳液需经破乳、洗涤、脱水、干燥等工 序，生产成本较高。
产品中残留有乳化剂等，难以完全除尽，有损电性能、透 明度、耐水性等。
聚合物分离需加破乳剂，如盐溶液、酸溶液等电解质，因 此分离过程较复杂，并且产生大量的废水；如直接进行喷雾干 燥需大量热能；所得聚合物的杂质含量较高。