乳液聚合
乳液聚合动力学特点
乳液聚合动力学特点乳液聚合是一种重要的聚合反应方式，在高分子材料的合成中有着广泛的应用。
乳液聚合的动力学特点与其他聚合方式相比，具有一些独特之处，下面我们就来详细探讨一下。
乳液聚合的一个显著特点是反应速率快。
这主要是因为乳液聚合体系中存在着大量的乳胶粒，每个乳胶粒都可以看作是一个独立的微型反应器。
在这些微小的反应空间内，单体和引发剂的浓度相对较高，从而使得反应能够迅速进行。
而且，乳胶粒的尺寸很小，表面积与体积之比很大，这有利于反应物的扩散和传递，进一步加快了反应速率。
乳液聚合的另一个重要特点是分子量高。
在乳液聚合中，由于乳胶粒中的自由基被隔离在不同的微小空间内，使得它们之间的终止反应受到限制。
这就意味着自由基有更多的机会与单体分子进行链增长反应，从而能够合成出分子量较高的聚合物。
此外，乳液聚合体系中的水相起到了良好的传热和散热作用，能够有效地控制反应温度，减少因温度过高导致的链转移和链终止反应，有利于高分子量聚合物的生成。
乳液聚合的动力学过程可以分为三个阶段：成核期、恒速期和降速期。
在成核期，乳胶粒的形成是关键。
引发剂分解产生的自由基在水相中引发单体聚合，形成低聚物自由基。
这些低聚物自由基可以通过两种方式形成乳胶粒：一是它们相互结合形成初始乳胶粒；二是它们被已存在的乳胶粒捕获。
成核期的时间较短，但对乳液聚合的最终性能有着重要的影响。
恒速期是乳液聚合的主要阶段。
在这个阶段，乳胶粒的数量保持相对稳定，而单体不断地从水相扩散进入乳胶粒中进行聚合反应。
由于乳胶粒的体积较小，其中的单体能够迅速消耗，使得乳胶粒内的单体浓度基本保持不变，因此反应速率也保持恒定。
降速期则是随着单体在乳胶粒中的浓度逐渐降低，反应速率开始下降。
此时，乳胶粒中的单体不足以维持恒定的反应速率，聚合反应逐渐减缓直至结束。
乳液聚合的动力学还受到许多因素的影响。
首先是乳化剂的浓度和种类。
乳化剂能够稳定乳胶粒，其浓度过低可能导致乳胶粒的不稳定和凝聚，而浓度过高则可能会影响单体的扩散和反应速率。
乳液聚合(完整)-2012.11.19
乳液聚合（完整）乳液聚合的基本概念乳液聚合：是指在单体、水、乳化剂形成的乳状液中进行的聚合反应过程。
1.乳液聚合体系：主要有单体、水、乳化剂、引发剂和其它助剂所组成。
在此，其它助剂主要包括：pH缓冲剂、分子量调节剂、电解质、链终止剂、防老剂、抗冻剂和保护胶体。
2.乳液聚合的各组分介绍（1）单体：如苯胺、乙烯基类、丙烯酸酯类、二烯烃类等，要求纯度>99%,不含阻聚剂。
（2）反应介质（水）：尽可能降低反应介质水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+ 等离子含量；用量应超过单体体积，质量一般为单体量的150％-200%。
溶解氧可能起阻聚作用，加入适量还原剂(如连二亚硫酸纳Na2S2O4·2H2O) ，用量为0.04% 左右。
（3）引发剂引发剂，即氧化剂，主要包括水溶性引发剂和油溶性引发剂。
乳液聚合过程中一般使用水溶性引发剂。
a．热分解型引发剂无机或有机过氧化物（过硫酸钾、过硫酸铵等）b．氧化-还原引发剂体系1）有机过氧化物-还原剂体系有机过氧化物：对甲基异丙苯过氧化氢还原剂：亚铁盐如硫酸亚铁、葡萄搪、抗坏血酸等2）无机过硫酸盐-亚硫酸盐体系过硫酸盐：过硫酸钾或过硫酸铵还原剂：亚硫酸氢钠、亚硫酸钠等。
（4）pH缓冲剂：常用的缓冲剂是磷酸二氢钠、碳酸氢钠等。
（5）分子量调节剂：控制产品的分子量，例如丁苯橡胶生产中用正十二烷基硫醇或叔十二烷基硫醇作为链转移剂。
（6）电解质：微量电解质(<10-3 mol/L) 的存在，由于电荷相斥增高了胶乳的稳定性。
（7）链终止剂：在乳液聚合过程结束后加入链终止剂，如亚硝酸钠、多硫化钠等。
（8）防老剂：合成橡胶分子中含有许多双键，与空气氧接触易老化。
胺类防老剂用于深色橡胶制品，酚类用于浅色橡胶制品。
（9）抗冻剂：加入抗冻剂以便将分散介质的冰点降低，防止因气温降低影响乳液稳定性，常用的有乙二醇、甘油、氯化钠、氯化钾等。
（10）保护胶体：为有效地控制乳胶粒的粒径、粒径分布及保持乳液的稳定性，常常需要在乳液聚合反应体系中加入一定量的保护胶体如聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、阿拉伯胶等。
乳液聚合的原理
乳液聚合的原理乳液聚合是一种重要的聚合方法，它是通过在水相中形成乳液，然后在乳液中进行聚合反应，最终得到聚合物产品。
乳液聚合具有许多优点，例如可以在水相中进行反应，操作简便，产品纯度高等。
下面将介绍乳液聚合的原理及其相关内容。
首先，乳液聚合的原理是基于乳液的形成和稳定机制。
乳液是由两种不相溶的液体组成的，其中一种液体分散在另一种液体中形成微小的液滴。
在乳液中，分散相的液滴被分散剂包裹，形成稳定的乳液系统。
在乳液聚合中，单体和引发剂溶解在水相中，通过机械搅拌或超声波等方法将单体和引发剂均匀地分散到水相中，形成乳液。
其次，乳液聚合的过程主要包括乳化、聚合和固化三个阶段。
首先是乳化阶段，单体和引发剂在水相中形成乳液，乳化剂的选择和使用对乳化效果有着重要的影响。
其次是聚合阶段，通过加热或添加引发剂等方法，使得单体在乳液中发生聚合反应，形成聚合物微球。
最后是固化阶段，将聚合物微球进行固化处理，得到最终的聚合物产品。
乳液聚合的原理具有许多优点。
首先，乳液聚合可以在水相中进行反应，无需使用有机溶剂，有利于环保和资源节约。
其次，乳液聚合操作简便，不需要复杂的设备和条件，适用于工业化生产。
另外，乳液聚合产品的纯度较高，微球尺寸均匀，可以根据需要进行调控，广泛应用于涂料、胶粘剂、油墨等领域。
总之，乳液聚合是一种重要的聚合方法，其原理是基于乳液的形成和稳定机制，包括乳化、聚合和固化三个阶段。
乳液聚合具有操作简便、产品纯度高等优点，适用于涂料、胶粘剂、油墨等领域。
希望本文能够对乳液聚合的原理有所了解，为相关领域的研究和应用提供帮助。
乳液聚合关键作用
乳液聚合关键作用1. 乳液聚合可不得了啊！它就像是魔法，能把那些原本各自为政的小颗粒团结起来。
比如说在涂料生产里，乳液聚合能让各种原料混合得超级均匀。
你想啊，如果没有乳液聚合，那涂料涂到墙上可能就一块厚一块薄的，多难看呐！2. 乳液聚合的关键作用？嘿，它就像个超级组织者。
我有个朋友做胶水的，以前总是做不好。
后来知道了乳液聚合，就像找到了秘诀。
乳液聚合能把那些分散的物质有序地组合起来，胶水就变得又黏又好用了。
要是没有它，那胶水就跟稀泥似的，啥都粘不住，简直就是个废物。
3. 乳液聚合啊，那可是个神奇的东西！就好比是一场盛大的聚会组织者。
在做乳液型化妆品的时候，乳液聚合把油和水这些原本合不来的东西安排得妥妥当当。
想象一下，没有乳液聚合，那化妆品涂在脸上不是油乎乎的就是干巴巴的，这可怎么行呢？4. 乳液聚合在工业生产里的关键作用，那真不是吹的。
它就像一个技艺高超的厨师，能把各种原料巧妙搭配。
我认识一个做橡胶的师傅，以前生产的橡胶质量不稳定。
用了乳液聚合技术之后，就像变魔术一样，橡胶的质量大幅提升。
要是缺了乳液聚合，那橡胶产品可能就到处是瑕疵，就像破了洞的衣服一样让人嫌弃。
5. 乳液聚合呀，你可别小瞧它。
它就像建筑中的脚手架，支撑起整个产品的结构。
我曾在一家塑料厂工作过，看到他们用乳液聚合生产塑料。
要是没有乳液聚合，那生产出来的塑料可能软趴趴的，根本没法用，就像盖房子没有坚实的框架一样。
6. 乳液聚合的关键之处，就像乐队里的指挥。
在乳液聚合生产人造革的时候，它指挥着各种成分协同工作。
你想想，如果没有乳液聚合这个指挥，人造革的性能就会乱七八糟，就像乐队没有指挥演奏出来的杂乱音乐一样让人头疼。
7. 乳液聚合有大作用啊！它仿佛是一群小伙伴中的和事佬。
在造纸工业里，乳液聚合能让纸张中的不同成分和谐共处。
要是没了它，纸张可能会变得粗糙脆弱，就像两个人老是吵架，事情肯定办不好一样。
8. 乳液聚合的关键作用，就像一把神奇的钥匙。
乳液聚合凝聚方法
乳液聚合凝聚方法乳液聚合后的凝聚可是个有趣又有点小麻烦的事儿呢。
乳液聚合后的体系是乳液状的，要把聚合物从乳液里弄出来变成固体，就需要凝聚啦。
一种常见的方法是加电解质凝聚。
就像给乳液里加点盐巴之类的电解质，电解质里的离子会破坏乳液的稳定性。
你可以想象一下，乳液里的小颗粒本来开开心心地分散着，电解质一来，就像捣乱分子，把它们之间的平衡打破了，然后小颗粒就开始聚集起来，慢慢地就凝聚成块了。
不过这个加电解质的量可得控制好哦，加少了可能凝聚不完全，加多了又可能会有其他的小问题冒出来。
还有一种方法是冷冻凝聚。
把乳液放到低温环境里冻一冻。
这时候乳液里的水结冰了，冰晶的形成会挤压那些聚合物颗粒，就像把它们挤到一起似的，然后就发生凝聚了。
这就像是大自然的魔法，利用温度的变化让乳液发生神奇的转变。
不过冷冻的速度呀、温度的控制呀，都很有讲究的。
要是冷冻速度太快，可能会让聚合物的结构受到影响，就像你把东西突然冻坏了一样。
酸凝聚也是常用的一招。
往乳液里加酸，改变乳液的酸碱度。
乳液里的聚合物颗粒对酸碱度是很敏感的呢。
酸一进去，就像给它们发出了一个信号，让它们赶紧聚集起来。
但是酸的浓度也不能乱加，不然可能会让聚合物的性能发生不好的变化，就像你给小宠物喂太多吃的，它可能会不舒服一样。
还有一种是机械凝聚的方法。
通过搅拌或者其他机械手段，给乳液里的颗粒施加外力。
就像你用手把散在地上的小珠子慢慢拨到一起一样。
不过这种方法也得小心，要是搅拌太猛了，可能会把聚合物的链给打断了，那就不好啦。
乳液聚合凝聚的这些方法呀，每一种都像是一把小钥匙，要找到最适合的那把才能把乳液聚合凝聚这个小谜题完美解开呢。
不同的聚合物、不同的乳液体系，可能适合的凝聚方法就不一样，这就需要我们像小侦探一样去探索、去尝试啦。
《乳液聚合分类》PPT课件
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11
反应性聚合物微凝胶
• 根据其分子结构，可以把聚合物分为四大类，即1 线性大分子支链大分子聚合物微凝胶大网络聚合 物
• 聚合物微凝胶：其分子结构介于支链大分子和大 网络聚合物之间一个微凝胶颗粒即为一个大分子， 这个大分子被限定在一定区域内，进行分子内交 联而形成网状结构，在微凝胶颗粒之间，没有任 何化学键相连接。
分散液滴的直径在5nm~100nm之间，则该体系称
为微乳液。微乳液为透明分散体系，其形成与胶
束的加溶作用有关，又称为“被溶胀的胶束溶液”
或“胶束乳液”。乳液是浑浊的不稳定体系，而
微乳液是热力学稳定的透明体系[2-5]。乳液中分
散相尺寸较大，而微乳液中分散相尺寸较小，因
此可以预期微乳液聚合必然与乳液聚合具有某些
• 反相乳液聚合：采用水溶性单体，借助油包水型 （W/O)乳化剂乳化分散于油中，由水溶性或油溶 性引发剂引发聚合，得到水溶胀的聚合物粒子在 油中的W/O型胶体分散体。
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3
反相乳液聚合体系
反相乳液聚合体系
单体（AM、AA、MAA等)
分散介质（可选择任何不与水互溶的有机惰 性液体）
乳化剂（根据HLB值选择，一班选择 HLB=3~6)
乳液聚合分类
Emulsion Polymerization
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1
乳液聚合分类
乳液聚合分类 1 反相乳液聚合 2 无皂乳液聚合 3 微乳液聚合 4 分散聚合 5 核壳乳液聚合 6 乳液定向聚合 7 辐射乳液聚合
精选ppt
2
1 反相乳液聚合
• 常规的乳液聚合：是使油溶性单体借助水包油 （O/W)型乳化剂的作用乳化分散于水中，有水溶 性或油溶性引发剂引发聚合，得到聚合物微粒分 散于水中的O/W型乳状液。
举例说明经典乳液聚合
举例说明经典乳液聚合经典乳液聚合是一种常见的化学反应过程，通过将乳液中的多个单体分子聚合在一起形成高分子化合物。
这种聚合过程在化妆品、涂料、医药和塑料等领域有广泛的应用。
下面列举了十个经典乳液聚合的例子。
1. 丙烯酸乳液聚合：将丙烯酸单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子聚丙烯酸。
这种聚合反应常用于制备水性涂料和粘合剂。
2. 乳胶聚合：将丁苯乳液和丙烯酸单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子丁苯乳液。
这种聚合反应常用于制备乳胶漆和乳胶胶水。
3. 乳胶乳化聚合：将丙烯酸单体和丁苯乳液加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸单体发生聚合反应，形成高分子乳胶乳化聚合物。
这种聚合反应常用于制备乳胶胶水和乳胶漆。
4. 乳液聚合制备聚醋酸乙烯酯：将乙烯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，乙烯单体发生聚合反应，形成高分子聚醋酸乙烯酯。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
5. 聚氨酯乳液聚合：将异氰酸酯和多元醇加入到乳液中，通过引发剂的作用，异氰酸酯和多元醇发生聚合反应，形成高分子聚氨酯。
这种聚合反应常用于制备弹性体和涂料。
6. 聚丙烯酸酯乳液聚合：将丙烯酸酯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，丙烯酸酯单体发生聚合反应，形成高分子聚丙烯酸酯。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
7. 乳液聚合制备丙烯酸酯共聚物：将丙烯酸酯单体和其他单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，各种单体发生共聚反应，形成高分子丙烯酸酯共聚物。
这种聚合反应常用于制备胶粘剂和涂料。
8. 乙烯乳液聚合：将乙烯单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，乙烯单体发生聚合反应，形成高分子聚乙烯。
这种聚合反应常用于制备塑料和纤维。
9. 乳液聚合制备聚酰胺：将酰胺单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，酰胺单体发生聚合反应，形成高分子聚酰胺。
这种聚合反应常用于制备纤维和涂料。
10. 丙烯酸酯共聚物乳液聚合：将丙烯酸酯单体和其他单体加入到乳液中，通过引发剂的作用，各种单体发生共聚反应，形成高分子丙烯酸酯共聚物乳液。
乳液聚合方法
液滴中旳单体经过水相可补充胶束内旳聚合消耗
成核机理
成核是指形成聚合物乳胶粒旳过程。有两种途径： 胶束成核：自由基由水相进入胶束引起增长旳过程
均相成核：在水相沉淀出来旳短链自由基，从水相和单体 液滴上吸附乳化剂而稳定，继而又有单体扩散 进入形成聚合物乳胶粒旳过程
NA为阿氏常数 103 N / NA 是将粒子浓度化为 mol / L n 为每个乳胶粒内旳平均自由基数
乳液聚合恒速期旳聚合速率体现式为
Rp
103 N
n kp[M ] NA
当 乳胶粒中旳自由基旳解吸与吸收自由基旳速率 相比可忽视不计 粒子尺寸太小不能容纳一种以上自由基时,
则 n 0.5
苯乙烯在诸多情况下都符合这种情况
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能旳贡献。 每种表面活性剂都有一数值，数值越大，表白亲水性越大。 HLB值不同，用途也不同。乳液聚合在 8～18范围
3. 乳液聚合机理
对于“ 理想体系”，即单体、乳化剂难溶于水，引起 剂溶于水，聚合物溶于单体旳情况
单体
单体和乳化
液滴
剂在聚合前
旳三种状态
➢ 极少许单体和少许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
聚合场合：
水相不是聚合旳主要场合;
单体液滴也不是聚合场合;
所以，Rp不断增长
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
高分子化学第四章乳液聚合
形成保护
增溶作用
单体 液滴 10000A
水相
单体
增溶胶束
乳化剂分子
胶束 40-50A
乳化剂
少量在水相中
单体
大部分形成胶束 部分吸附于单体液滴
小部分增溶胶束内 大部分在单体液滴内
引发剂 大部分在水中
1.聚合场所
水相中？
大量引发剂， 有初级自由 基，但单体 极少。
单体液滴？
引发剂是水溶 性，难以进入
水相中产生自由基，自由基由水相扩散进入胶束，在 胶束中引发增长，形成聚合物乳胶粒的过程。
油溶性单体的主要成核方式。
➢均相成核(homogeneous nucleation)
水相中产生的自由基引发溶于水中的单体进行增长，形 成短链自由基后，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，形成乳胶粒子，这一过程叫均相成核。
连续
转化率 ％
＞95
99 60
～60 60～90 60～90
一. 乳化剂及乳化作用
乳化剂
亲水基团 疏水基团
C17H35COONa
疏水 亲水
乳化剂种类(type of emulsifier) ➢阴离子型(anionic)： 脂肪酸钠（K12,十二烷基硫酸钠），
烷基磺酸钠、松香皂等； ➢阳离子型(cationic): 胺盐、季胺盐；
乳液聚合法生产的聚合物主要品种
主要品种 乳化剂种类
丙烯酸酯类
聚醋酸乙烯 聚氯乙烯
丁苯橡胶 丁腈橡胶 氯丁橡胶
阴离子+非离 子型
非离子型 阴离子+非离
子型 阴离子型 阴离子型 阴离子型
温度 ℃
70～90
乳液聚合
单体珠滴：逐渐消失
36
第二阶段：乳胶粒生长阶段（恒速阶 段）
聚合反应速率： 乳胶粒数目恒定 每个乳胶粒中单体和聚合 物的比例是一个常数
活性乳胶粒的数 目恒定
（乳胶粒的表面自由能和 乳胶粒内部单体和聚合物 的混合自由能之间的平衡 决定）
反应物浓度不变
0.5活性种/乳胶粒
聚合反应速率为常数，零级反应
37
乳 液 聚 合
1
第一章 绪 论
2
1.1 什么是乳液聚合？
链式聚合反应的实施方法
实施方法 本体聚合 溶液聚合 悬浮聚合 乳液聚合 组成成分 单体、引发剂 单体、引发剂、溶剂 单体、引发剂、分散 剂、分散介质 应用范围 自由基聚合、离子聚合 自由基聚合、离子聚合 自由基聚合 自由基聚合
3
单体、引发剂、乳化 剂、分散介质（水）
38
第三阶段：聚合完成阶段（减速阶段）
水相
乳胶粒
乳胶粒内单体浓度下降
聚合反应速率下降
39
凝胶效应（Trommsdorff效应）
阶段III单体浓度↓， 聚合物浓度↑ 乳 胶粒内部粘度↑ 自由基终止阻力↑ 终止反应速率常 数↓↓ 聚合反应速 率不但未下降反而 升高。
40
玻璃化效应
转化率↑ 乳胶粒中单体 浓度↓ 单体对聚合物的 增塑效果减弱乳胶粒的玻 璃化转变温度Tg↑ 当Tg 升高到等于反应温度时，整 个大分子都被固结，单体分 子运动受阻致使链增长速 率↓↓，甚至趋近于零导 致聚合反 乳液聚合涉及的基本概念
乳液聚合的物理模型
15
2.1 乳液聚合的基本组成
2.1.1 单体
主要要求：可进行链式加成聚合，且不与水 （或其它分散介质）反应
一般为油溶性单体，在水中形成水包油型 （甲基）丙烯酸甲酯 苯乙烯 丙烯腈 氯乙烯 丁二烯等
乳液聚合的机理
乳液聚合的机理
乳液聚合是一种乳液中两种或多种不溶性物质通过化学反应进行聚合的过程。
通常情况下，乳液聚合是通过引入引发剂、稳定剂和聚合单体到乳液中进行。
乳液聚合的机理包括以下几个步骤：
1. 乳液稳定剂的作用：乳液稳定剂的作用是使乳液保持稳定的分散状态。
乳液稳定剂通常是非离子表面活性剂、离子表面活性剂或高分子物质。
乳液稳定剂可以降低乳液的表面张力，并形成一层稳定的表面膜，防止乳液中的微粒互相聚集。
2. 引发剂的添加：引发剂是一种能够引发聚合反应的物质，如过氧化物、光敏剂等。
引发剂的添加可以在适当的条件下引发聚合反应。
3. 聚合单体的反应：聚合单体是指能够进行聚合反应的单体分子。
聚合单体会在引发剂的作用下发生聚合反应，由单体分子逐渐连接形成聚合物链。
4. 生成乳液聚合物：聚合反应进行一段时间后，聚合物链逐渐增长并扩散到整个乳液中。
最终形成聚合物颗粒，即乳液聚合物。
乳液聚合的机理涉及许多因素，如温度、引发剂浓度、聚合单体浓度、乳液稳定剂的类型和浓度等。
控制这些因素可以调控乳液聚合过程中的聚合速度和聚合物的性质。
乳液聚合原理
乳液聚合原理乳液聚合是一种重要的合成方法，它在许多领域都有着广泛的应用。
乳液聚合是指在水相中存在的乳液中进行的聚合反应。
在这种反应中，单体以微乳滴的形式存在于水相中，通过乳化剂的作用形成乳液。
乳液聚合具有许多优点，如能够有效控制聚合反应的温度、提高反应速率、减小粒径等，因此在聚合工艺中得到了广泛的应用。
乳液聚合的原理是基于乳液的形成和稳定机制。
乳化剂在水相和油相之间形成一层薄膜，使得油相以微乳滴的形式分散在水相中。
在乳液中进行聚合反应时，乳化剂的存在可以有效地防止微乳滴的聚集和凝聚，从而保持微乳滴的稳定性。
此外，乳化剂还可以调节微乳滴的粒径和分布，使得聚合反应可以在更加均匀和稳定的条件下进行。
乳液聚合的原理还涉及到乳化剂的选择和使用。
乳化剂的种类和用量对于乳液的形成和稳定起着至关重要的作用。
合适的乳化剂可以有效地降低乳液的表面张力，增加乳液的稳定性，促进聚合反应的进行。
因此，在乳液聚合中，选择合适的乳化剂并合理控制其用量是至关重要的。
乳液聚合的原理还包括聚合反应的控制和调节。
在乳液中进行聚合反应时，需要控制好反应温度、搅拌速率、乳化剂用量等因素，以保证聚合反应的进行和产物的质量。
同时，还需要注意乳液的稳定性和分散性，以防止聚合反应过程中出现不均匀或不完全的情况。
总的来说，乳液聚合是一种重要的合成方法，其原理涉及到乳液的形成和稳定机制、乳化剂的选择和使用、聚合反应的控制和调节等方面。
乳液聚合不仅可以有效地改善聚合反应的条件，提高产物的质量，而且还具有许多其他优点，因此在聚合工艺中得到了广泛的应用。
希望通过本文的介绍，可以更加深入地了解乳液聚合的原理和应用，为相关领域的研究和应用提供一定的参考和帮助。
高分子化学第四章乳液聚合
体液滴体积大 比表面小。
增容胶束？
是油溶性单体和 水溶性引发剂相 遇的场所;
胶束内[M]很 高，比表面大， 提供了自由基易 扩散进入引发聚
合的条件。
增容胶束是进行聚合的主要场所。
2.成核机理
乳胶粒：含有聚合物的胶束。 成核：形成乳胶粒的过程，称为成核。
➢胶束成核(micellar nucleation)
散热易,产物呈 固态时要后处 理,也可直接使 用。
含有少量乳化 剂。
间歇， 连续
生产实例
有机玻璃 聚苯乙烯
聚乙烯
丙烯酸树脂 聚丙烯腈 聚醋酸乙烯酯
聚氯乙烯 聚苯乙烯
丁苯橡胶 丙烯酸酯类乳
液
Thank you
●—单体分子， ○—乳化剂分子， ~~聚合物
第Ⅰ阶段：存在单 体液滴，胶束及乳 胶粒子。
第Ⅱ阶段：胶束消 失，含乳胶粒及单 体液滴；乳胶粒体 积不断增大。
第Ⅲ阶段：单体 液滴消失，乳胶 粒体积不断缩小。
乳液聚合阶段示意图
二. 乳液聚合机理
乳化剂：大部分形成胶束，
（直径4～5nm，
聚
少量溶解于水中。
➢ 反相乳液聚合(inverse emulsion polymerization)； 油相为连续相，单体是水溶性，即W/O(油包水）。
➢ 核壳乳液聚合(core-shell emulsion polymerization)； 先后加入两种不同单体进行聚合，形成核壳结构的乳胶粒。
➢ 无皂乳液聚合(non-soap emulsion polymerization)； 不加乳化剂，乳胶粒径单分散性好。
底料入烧瓶 升温至78℃；取组分2的8%-10%打底，升温至84℃， 并加入初加KPS；待兰光出现，回流不明显时开始同时滴加预乳 液及引发剂，约4h滴完；保温1h；降温为65℃，后消除，并保温 30min；降至40℃，调PH为7-8，过滤出料。
高分子----乳液聚合
乳液聚合
当增溶物与疏水基相容性好时，则为夹心型； 相容性次之的为栏栅型； 再次之的为吸附型。 当增溶物亲水性较大时，则在亲水基氧乙烯链之间 （a）夹心型；（b）栏栅型（其中1为浅伸入；2为深伸入）；（c）吸附型； （d）在亲水基氧乙烯链之间增溶 增溶。
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5.5.3乳化剂和乳化作用
乳化剂分类
乳液聚合
乳化剂的分类 乳化剂的作用
乳液聚合
阳离子型 降低水的表面张力 极性基团为胺盐，乳化能力不足，乳液聚合一般不用.
降低油水的界面张力 乳化作用（利用亲油基团和亲水基团将单体分散 两性型 在水中） 兼有阴、阳离子基团，如氨基酸盐 分散作用（利用吸附在聚合物粒子表面的乳化剂 分子） 环氧乙烷聚合物，或与环氧丙烷共聚物 非离子型 增溶作用（利用亲油基团溶解单体） PVA（聚乙烯醇） 发泡作用（降低了表面张力的乳状液容易扩大表 对pH变化不敏感，比较稳定，乳化能力不如阴离子型 面积 ) 一般不单独使用，常与阴离子型乳化剂合用
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5.5.3乳化剂和乳化作用
临界胶束浓度
乳液聚合
能够形成胶束的最低乳化剂浓度叫做临界胶束浓度
（CRITICAL MICELLE CONCENTRATION，简称CMC）。
一种乳化剂的 CMC值低，则在相同浓度下其胶束浓
度就大。
这与乳化剂在水中的溶解度有关，乳化剂的种类和
温度不同则CMC值不同。
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5.5.1 概述
缺点
乳液聚合
需要固体产品时，胶乳需经凝聚、洗涤、脱水、干
燥等工序、成本高。
产品中留有乳化剂，有损电能。
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5.5.1 概述
应用
乳液聚合
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
乳液聚合法
乳液聚合法乳液聚合法是一种工艺，是在原料混合后，利用化学反应发生变化而形成新物质的方法。
乳液聚合发生的基本过程是，由原料水溶液中的组分分子利用特定的能量，经过聚合反应，形成一种与原料有相同或不同的物质。
乳液聚合法的原料是一些溶液，它可以是水溶液，也可以是溶剂混合物溶液。
乳液聚合的反应属于一种化学反应，在反应中所释放的能量被利用来使分子聚合，形成新的物质。
在乳液聚合中，除了反应热以外，外加能量也是必要条件。
通常，反应温度通常在温和范围内，以便于控制反应过程，以便达到期望的结果。
乳液聚合技术有着重要的应用，如制备高分子液晶胶、胶水、油漆等，并可用于防腐保护、制造纤维增强材料、造纸/印刷、涂料和染料等行业。
这种技术可分为两个主要步骤，即乳液合成和乳液聚合。
在乳液合成步骤中，根据原料的活性能量与表面张力，以及内部分子间张力等因素，物质间分子发生结合，形成乳液。
乳液聚合是指在乳液合成步骤之后，加入外加能源，通过物质间的化学反应，改变乳液的结构形成新的物质的过程。
乳液聚合法具有很多优势，如反应温度低及反应环境温和，不会产生有害物质，有利于节省原料成本和经济性，制备的产品性能稳定，表面洁净等优点。
乳液聚合法既可以用于制备高分子材料，也可以在分子水平上用于合成有机小分子，这在控制分子结构、促进分子间相互作用以及提高产品性能等方面都有着广泛的应用。
例如，乳液聚合可以用于制备水凝胶，糊精液晶胶等高分子材料，以及用于有机合成的树脂中。
另外，乳液聚合可以应用于有机染料的合成，以及有机氟化物和阻燃剂等特种材料的制备。
从上述内容可以看出，乳液聚合法不仅可以用于制备高分子材料，还可以用于制备多种有机小分子材料，应用十分广泛。
乳液聚合法的进一步发展有望使这项技术在更多领域得到更多的应用，从而为人类社会发展带来更多的利益。
乳液聚合
1、在乳化剂的作用下,借助机械搅拌,使单体在水或非水介质中形成稳定的乳液,从而进行非均相聚合,生成具有胶体溶液特征的乳液聚合物的聚合方法称为乳液聚合。
乳液聚合的特点是聚合过程中散热较易,聚合速度较快,聚合物分子量较高,但常含有少量杂质。
例如,1,3-丁二烯与苯乙烯共聚及其它合成橡胶和胶粘剂等的合成属于乳液聚合。
查看全文2、单体在水中,在乳化剂、引发剂和机械搅拌作用下,分散成乳状液而进行的聚合反应,叫做乳液聚合。
它的主要特点是:聚合物颗粒很小,直径约为0.05～0.2μm;聚合速率快,高分子产物分子量较高;以水为介质,体系粘度低,聚合物反应温度较低,传热控温容易;反应后期,粘度仍很低,适于制取粘性较大的聚合物(如丁苯橡胶)及直接应用乳液的场合...... 查看全文"乳液聚合" 在工具书中的解释1、乳液聚合是指在表面活性剂（乳化剂）的存在下通过机械搅拌使高分子单体分散于水中形成乳状液然后在水溶性引发剂的作用下进行聚合.乳液聚合的组成较复杂最简单的配方由单体、乳化剂、水和水溶性引发剂四个组分组成 文献来源2、乳液聚合是指在水相中,由单一的或是不同的烯类单体的非均相体系,在乳化剂的作用下,由水性引发剂所引发的一系列复杂的聚合反应 文献来源3、乳液聚合是指八甲基环四硅氧烷(D4)或二甲基硅氧烷混合环体(DMC)与硅氧烷偶联剂(如540.550、560、602),在以水为分散介质,碱或酸为催化剂,表面活性剂为乳化剂的胶束中低中温聚合形成微乳液 文献来源4、单体在乳化剂的作用下在水中形成乳液而进行的聚合反应称为乳液聚合[2],自Stoffer[3]于20世纪80年代初首次报道微乳液聚合以来,微乳液聚合作为乳液聚合的一个分支已引起人们的广泛关注 文献来源"乳液聚合" 在学术文献中的解释 先说一下乳液聚合技术的历史乳液聚合技术萌生于本世纪早期，30年代见于工业生产，目前乳液聚合已成为高分子科学和技术的重要领域，是生产高聚物的重要方法之一。
乳液聚合
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－仓储 。
成核机理
成核是指形成聚合物乳胶粒的过程。多为两种途径(单体水溶性) 胶束成核：自由基由水相进入胶束引发增长的过程，如：苯乙烯 MMA 。 均相成核：在水相沉淀出来的短链自由基，从水相和单体液滴上吸附乳化 剂而稳定，继而又有单体扩散进入形成聚合物乳胶粒的过程，如AVc. 液滴成核：1.油溶性引发剂；2.水溶性引发剂，液滴与胶束表面积相近
引发剂
乳液聚合的主要引发剂为水溶性的 1. 最常用的是过硫酸盐（K，Na、NH4）尤其是 过硫酸铵 2. 在低温快速反应，可采用氧化还原引发体系，如 过硫酸盐－亚铁盐体系.
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， 即亲水的极性基团与亲油的非极性基团。
有关乳化剂注意事项：
1。三相平衡点：是指乳化剂处于分子溶解状态、胶束、 凝胶三相平衡时温度。高于此温度，溶解度突增，凝 胶消失，乳化剂只以分子溶解和胶束两种状态存在在 三相平衡点以下将以凝胶析出，失去乳化能力 C11H23COONa 36℃; C15H31COONa 62℃; 2。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
3. 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能的 贡献。 每种表面活性剂都有一数值，数值越大，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
乳化剂在水中的形态
1。乳化剂浓度很低时，以分子分散状态溶解在水中
2。达到一定浓度后，乳化剂分子开始形成聚集体（约 50～150个分子），称为胶束形成胶束的最低乳化剂 浓度，称为临界胶束浓度(CMC) 不同乳化剂的CMC 不同，愈小，表示乳化能力愈强。(以上为水－乳化 剂两组分体系)
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。
乳液聚合操作方式
乳液聚合操作方式乳液聚合，这就像是一场微观世界里的奇妙魔法，操作方式可有不少门道呢！乳液聚合得有原料准备这一步。
单体就像小积木，是构建聚合物的基础。
这些单体得是纯净的，要是有杂质，就像在好米里掺了沙子，能聚合出好东西吗？肯定不能。
乳化剂也重要得很，它就像神奇的小助手，能把单体分散成小液滴。
就像把一大团东西分成一个个小包裹一样，没有乳化剂，单体聚在一起，那还怎么进行后面的反应？引发剂呢？引发剂像是点火器，能启动聚合反应。
要是引发剂没选对或者用量不对，就像火柴受潮了点不着火，反应要么不开始，要么进行得乱七八糟。
聚合反应的环境得控制好。
温度就像指挥家手中的指挥棒，影响着整个反应的节奏。
温度太高，反应就像疯跑的马，难以控制，可能产生很多副反应，得到的聚合物质量就差。
温度太低呢？就像乌龟爬一样，反应慢得要死，效率太低。
而且反应容器得干净，不能有影响反应的东西，就像做饭的锅得洗干净，不然做出来的饭有怪味，乳液聚合也一样，容器不干净，反应就会出问题。
搅拌是乳液聚合操作中的关键动作。
搅拌就像跳舞，得有合适的节奏和力度。
搅拌得太猛，就像跳舞跳得太疯狂，把小液滴都打散了，破坏了乳液的稳定性。
搅拌太弱呢？就像没睡醒在梦游一样，单体液滴不能充分混合，反应就不均匀。
合适的搅拌能让单体、乳化剂、引发剂都均匀分布，像一群小伙伴手拉手，愉快地参与反应。
在乳液聚合过程中，加料方式也有讲究。
有的是一次性把原料都加进去，这就像开派对一下子把人都请来了。
这种方式简单，但可能在反应前期单体浓度太高，反应太剧烈，不好控制。
还有分批加料的方式，就像分批请客一样，这样能更好地控制反应速度，让反应更平稳。
就像慢慢上菜，大家吃得更舒服。
连续加料呢？就像流水席，原料持续不断地加入，这种方式对设备和操作要求高，但能让反应持续稳定地进行。
反应过程中的监测也不能少。
得看看反应进行得怎么样了，就像医生看病人的病情一样。
看看聚合物的粒径大小，粒径要是太大或者太小都不好。
乳液聚合名词解释
乳液聚合名词解释
乳液聚合的意思：乳液聚合是单体借助乳化剂和机械搅拌，使单体分散在水中形成乳液，再加入引发剂引发单体聚合。
乳液聚合物由乳液聚合或乳液共聚合得到的乳液状聚合物。
聚合物颗粒在乳化剂作用下稳定分散于分散介质中，按分散介质分类，可分为水基、油基两种，水基乳液聚合物的突出优点是对环境无污染。
用作黏合剂、油漆、涂料，并可用于纺织、造纸和建筑业中。
特点：
乳液聚合物以水为分散介质，挥发性有机化合物含量低、无毒、安全、无火灾危险。
乳液聚合物的分子量较高，相对分子质量可达到105以上，但分子量高低与黏度无关。
成膜后有较高的膜强度。
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一、判断
1、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。
（对）
2、乳液聚合体系主要由单体、水、乳化剂及油溶性引发剂四种成分组成。
（错）
3、乳液聚合使用乳化剂使分散相和分散介质的表面张力降低。
（对）
4、乳液聚合产品，丁苯橡胶、氯丁橡胶等用量较大的聚合物品种采用间歇操作。
（错）
5、糊状聚氯乙烯的生产为典型的乳液聚合。
（对）
6、利用种子乳液聚合法制造聚氯乙烯糊状树脂常常利用二种规格的乳液作为种子，即第四代种子和第五代种子。
所制成的聚合物乳液直径呈双峰分布，这样即可以降低增塑剂的吸收量，又可改善树脂的加工性能。
（对）
7、自由基乳液聚合中的乳化剂的不同类型影响反应速率和胶乳粒子的大小及形态，也对胶乳液的稳定性影响。
（对）
二、填空
1、丁腈橡胶乳液聚合，乳化剂的不同类型影响反应速率和（乳胶粒
子）的大小及形态，也对胶乳液的稳定性影响。
2、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。
3、如果在水相中加入超过一定数量（临界胶束浓度）的乳化剂，经搅拌后形成乳化液体，停止搅拌后不再分层，此种现象称为（乳化）现象，此种稳定的非均相液体即是（乳状液）。
4、乳液聚合中，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。
5、乳液聚合的物料组成包括：单体、（水溶性引发剂）、（乳化剂）、分散介质（水）、其他（包括各种调节剂、电解质、螯合剂和终止剂等）。
6、乳化剂按照亲水基团的性质分为：阴离子型乳化剂、、非离子型乳化剂、（阳离子型乳化剂）。
三、选择题
1、聚合的丁腈，分子量大，结构规整性高，含反-1,4结构多，加工性能
好。
聚合丁腈胶支化度大，易产生结构化反应，交联结构增加，凝胶量多，生胶性能差。
（A）
A.低温，高温
B.低温，低温
C.高温，低温 ;
D.高温，高温
2、HLB值是衡量乳化剂分子中亲水部分和亲油部分对其性质所作贡献大小物理量。
HLB 值，其亲水性。
对大多数乳化剂来说，其HLB值处于1-40之间。
（A）A越大，越大 B.越大，越小 C.越大，不变 D.越小，不变
3、简单的乳状液通常分为两大类。
习惯上将不溶于水的有机物称油，将不连续以液珠形式存在的相称为相，将连续存在的液相称为相：（D）
A. 内，内
B. 外，外
C.外，内
D.内，外
4、乳液聚合产品，丁苯橡胶、氯丁橡胶等用量较大的聚合物品种采
用（A）：
A.连续操作
B.单釜间歇操作
C.半间歇操作
D.半连续操作
四、简答题
1、简述乳液聚合的定义？
解：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。
2、乳液聚合的物料组成包括哪些？
解：单体、引发剂、分散介质（水）、乳化剂、其他助剂（包括各种调节剂、电解质、螯合剂和终止剂等。
）
4.丁苯橡胶生产中采用什么方法除去未反应的单体？
解：闪蒸，在气液分离器中脱ST，冷凝，回收循环使用。
5. 乳状液与悬浮液有什么不同？怎样破乳？
解：表面活性剂、某些天然产物或者其加工产品、高分散性粉状固体。
工业上采用的破乳方法主要是在乳胶中加入电解质并且改变pH值。
其他破乳方法有：机械破乳、低温冷冻破乳以及稀释破乳。
6。
举5例采用乳液聚合工艺来合成的高分子产品？。
解：丁苯橡胶、聚氯乙烯树脂、聚丙烯酸酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、丁腈橡胶，氯丁橡胶
五、问答题
1.丁苯橡胶的物料组成？
解：单体：丁二烯、苯乙烯反应介质：水
分子量调节剂：叔十二硫醇除氧剂：保险粉
扩散剂：亚甲基双萘磺酸钠
引发剂体系：过氧化物：K2S2O8、过锰烷过氧化氢
活化剂：还原剂：硫酸亚铁、雕白粉
络合物：EDTA 电解质：K3PO4
终止剂：二硫代氨基甲酸钠、NaNO2、Na2Sx、其他（多乙烯胺）
2.比较低温丁苯和高温丁苯在工业生产上的异同。
解：低温乳液聚合共聚物大分于链中顺式约占9.5%，反式约占55%，乙烯基约占12%。
如果采用高温乳液聚合，则其产物大分于链中顺式约占16.6%，反式约占46.3%，
乙烯基约占13.7%。