苯丙乳液

实验目的:

1.掌握乳液聚合的实验方法和乳液聚合特点;

2.外墙涂料的制备和质量检测

实验原理:

乳液聚合一般是在有乳化剂存在的水体系中进行的聚合反应. 在涂料、粘合剂工业中有重要用途.

乳液聚合大体分为三个阶段:

第一阶段——聚合物微粒生成期. 反应体系中的水溶性引发剂分子受热分解生成自由基,自由基扩散入单体增溶胶束时, 在胶束内引发单体分子进行聚合反应, 而消耗的单体不断由单体液滴经过水相扩散进入胶体进行补充, 使聚合链不断增长.

第二阶段——恒速期. 聚合物微粒数目保持恒定, 而单体继续由单体液滴进入微粒之中进行补充, 聚合反应恒速进行.

第三阶段——降速期. 此阶段中聚合物微粒不断增大的数目未增加. 到单体转化率达到60～70%时, 单体液滴全部消失.剩余的单体存在于聚合物微粒之中, 为聚合物所吸附或溶胀, 聚合物反应速度开始逐渐下降.

仪器安装:

实验仪器和试剂:

表一实验仪器

序号名称规格数量

1 2 3 4 5 6 7

三颈瓶

搅拌电机及搅拌器

Y型管

滴液漏斗

水银温度计

水浴锅

综合控制仪

500ml

0-100℃

1个

1台

1支

2个

1支

1个

1台

8 9 烧杯

量筒

若干

2个

表二试剂与配方

名称代号理论用量(g) 实际用量

单体

引发剂缓冲剂乳化剂

丙烯酸丁酯

苯乙烯

甲基丙烯酸甲酯

丙烯酸

过硫酸钾

无离子水

碳酸氢钠

无离子水

MS-1

OP~10

无离子水

BA

ST

MMA

AA

50

30

8

2

0.5

30

0.3

10

4

4

100

50.33g

30.03g

8.04g

2.0.3g

0.51g

31ml

0.31g

10ml

4.08g

4.12g

100ml

实验操作流程图

:

操作与数据记录:

表三实验记录

阶段时间操作

乳液聚合9:05

9:35

9:55

10:15

10:25

10:45

11:05 加入乳化剂和去离子水,T=40.8℃,Te=42.1℃

加入单体

取出100ml乳液备用

温控75℃,开始升温

温度50℃时加入缓冲剂2ml,引发剂8ml

T=75.1℃,Te=76.7℃

温度77℃,兰相出现,保持10min

性能测试11:20

11:40

12:00

12:25

12:45

12:55

15:30

15:45

15:50

15:55

16:00

16:05

15:10

15:15

15:30

15:31

16:00

16:02

16:50

温控85.4℃,开始滴加乳液,拔出内温度计

剩余78ml乳液,加引发剂4ml,缓冲液2ml

剩余50ml乳液,加引发剂4ml,缓冲液2ml

剩余25ml乳液,加引发剂4ml,缓冲液2ml

滴液完毕,升温至90℃,加入剩余引发剂和缓冲液,

Te=91.3℃,保温反应3h

用水冷却,体系降温到40℃

用氨水调节PH值约7.5,试纸微蓝

出料,将乳液倾入500ml烧杯

量取定量乳液放入蒸发皿,放入烘箱,100℃干燥

用试管取少量乳液放入离心机,测其机械稳定性

取出试管,未分层,说明机械稳定性好

取两锥形瓶,各加入15ml十二烷基硫酸钠溶液,摇匀,称量

各取约3g样品,放入锥形瓶,称量

各加入10ml0.1N溴酸钠溶液,迅速加入5ml 6N盐酸

蒸馏水封口,放入暗处

加入碘化钾溶液,滴定

加入1ml淀粉指示剂,继续滴定至蓝色刚好消失,记录数据

取出蒸发皿,称量

表四数据记录

性能测试:

1.固含量测试

W1 0.5502

固含量= *100%= *100%= 24.20%

W 2.27334

单体质量

理论固含量= *100％

所有试剂质量

50.01+30.00 +8.00 +2.01

= =37.64％ 50.01+30.00+8.00+2.01+0.5072+0.31+4.12+4.19+30+10+100

测得的固含量与理论值偏差= (37.64－24.20 )/37.64 *100％=35.71%

2.残余单体测定

1#

(V0-V)C*79.9 (19.90-12.89)*0.492%*79.9

X1= = = 1.01%

100m 100*2.71575

2#

(V0-V)C*79.9 (19.90-13.59)*0.492%*79.9

X2= = = 1.22

100m 100*2.03007

故X= (X1+X2)/2=1.12%

3.机械稳定性测试

取一定量乳液在离心机中离心, 转速为1400r/min, 离心3分钟. 测试完毕, 没有发现产品分相, 说明本组实验制得的乳液有较好的机械稳定性.

分析与讨论:

1.乳液聚合可以看作很多小的悬浮聚合, 同样是一种水参与的反应, 实验钱并不需要干燥仪器.

2.实验用引发剂在室温下就容易分解, 故需要现配现用, 而且, 不能在加热条件下溶解.

3.理论固含量为37.64%, 而实测固含量仅为2

4.20%, 偏差高达3

5.71%, 主要原因可能为实验中损失(衡压漏斗密闭不严, 乳液损失较多).

4.单体残余含量仅为1.1183%, 较低, 说明体系反应充分. 同时, 说明实验配方比较精确, 操作较为规范.

5.本次实验为丙烯酸丁酯和苯乙烯的乳液聚合, 其中还混有少量的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸.加入苯乙烯是为了提高产品的表面硬度, 提高其耐划性; 少量甲基丙烯酸甲酯是为了增加产品的亮度; 丙烯酸能够提高产品的附着力.

6.实验加的乳化剂MS-1是阴离子型乳化剂,对PH十分敏感, 需要加入非离子（OP~10）来提高它的稳定性.

1、苯丙乳液聚合能否用电热套加热

答：不能，因为乳液聚合对温度敏感，电热套温度不稳定，而水浴加热稳定。

2、乳液聚合的场所和特点

答：场所：乳化剂形成的胶束里

特点：乳掖聚合大体分为三个阶段：

第一阶段——聚合物微粒生成期。

第二阶段——恒速期。

第三阶段——降速期。

所以有①聚合速度快，同时分子量比较高。聚合物不纯，后处理复杂。

②以水为反应介质，粘度小，成本低，反应热容易传出，反应平稳安全。产品可直接用作涂

料和粘合剂。