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实验四：醋酸乙烯乳液聚合一、实验目的1、了解乳液聚合的特点、配方及各组分所起作用。2、掌握聚醋酸乙烯酯胶乳的制备方法及用途。二、实验原理单体在水相介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合，称乳液聚合。其主要成份是单体、水、引发剂和乳化剂。引发剂常采用水溶性引发剂。乳化剂是乳液聚合的重要组份，它可以使互不相溶的油－水两相，转变为相当稳定难以分层的乳浊液。乳化剂分子一般由亲水的极性基团和疏水的非极性基团构成，根据极性基团的性质可以将乳化剂分为阳离子型、阴离子型、两性和非离子型四类。当乳化剂分子在水相中达到一定浓度，即到达临界胶束浓度（CMC）值后，体系开始出现胶束。胶束是乳液聚合的主要场所，发生聚合后的胶束称作为乳胶粒。随着反应的进行，乳胶粒数不断增加，胶束消失，乳胶粒数恒定，由单体液滴提供单体在乳胶粒内进行反应。此时，由于乳胶粒内单体浓度恒定，聚合速率恒定。到单体液滴消失后，随乳胶粒内单体浓度的减少而速率下降。乳液聚合的反应机理不同于一般的自由基聚合，其聚合速率及聚合度式可表示如下式中N为乳胶粒数，NA是阿佛加德罗常数。由此可见，聚合速率与引发速率无关，而取决于乳胶粒数。乳胶粒数的多少与乳化剂浓度有关。增加乳化剂浓度，即增加乳胶粒数，可以同时提高聚合速度和分子量。而在本体、溶液和悬浮聚合中，使聚合速率提高的一些因素，往往使分子量降低。所以乳液聚合具有聚合速率快、分子量高的优点。乳液聚合在工业生产中的应用也非常广泛。醋酸乙烯酯（VAc）的乳液聚合机理与一般乳液聚合相同。采用水溶性的过硫酸盐为引发剂，为使反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入。聚合中常用的乳化剂是聚乙烯醇（PVA）。实验中还常采用两种乳化剂合并使用，其乳化效果和稳定性比单独使用一种好。本实验采用PVA-1788和OP-10两种乳化剂。聚醋酸乙烯酯（PVAc）乳胶漆具有水基漆的优点，粘度小，分子量较大，不用易燃的有机溶剂。作为粘合剂时(俗称白胶)，木材、织物和纸张均可使用。1、链的引发：NH4OSOOOOSOOONH4NH4OSOOONH4OSOOOCH2CHOC=OCH3NH4OSOOOCH2CHOC=OCH3'''2+2、链的增长：NH4OSOCH2OOCHOC=OCH3nCH2=CHOC=OCH3.........'NH4OSO[CH2OOCH]nOC=OCH3CH2CHO'O=CCH3+3、链的终止：.........CH2CHOC=OCH3'CHOC=OCH3CH2'....................CH2CHOC=OCH3OC=OCH3CH2..................CH2CHOC=OCH3'CHOC=OCH3CH2'....................CH2OC=OCH3CH2CH=OC=OCH3CH..........+++三、实验仪器及设备1、四口瓶（250ml）2、滴液漏斗(125ml)3、球形冷凝器（30cm）4、温度计（100℃）5、搅拌封6、搅拌马达7、搅拌器（浆式）8、水浴锅四、实验药品1、醋酸乙烯（工业品34克）2、聚乙烯醇（醇解度88％的10％水溶液37.5克）3、过硫酸铵（化学纯0.1克）4、蒸馏水（44毫升）5、OP-100.3克五、实验步骤1、安装仪器2、在四口瓶中加入聚乙烯醇的10%水溶液37.5克（重量），乳化剂OP-100.3克，蒸馏水44克。3、开动搅拌，用水浴加热至65℃，加入第一批引发剂（将0.1克引发剂溶于3ml蒸馏水中加入1ml），待完全溶解后用滴液漏斗滴加醋酸乙烯，调节滴加速度先慢后快温度慢慢升至70℃，在70±1℃反应；一小时后加入第二批引发剂1ml；再过一小时后加入第三批引发剂1ml，在二小时内将34克单体加完。4、在70～72℃保温10分钟，缓慢升温到75℃，保持10分钟，再缓慢升温至78℃，保持10分钟，再缓慢升温至80℃，保持10分钟。5、撒掉水浴，自然冷却到40℃，停止搅拌，出料。6、测含固量：取2克乳浊液（精确到0.002克）置于烘至恒重的玻璃表皿上，放于100℃烘箱中烘至恒重计算含固量（约4小时）。干燥后样品重含固量＝×100%干燥前样品重含固量×产品量－聚乙烯醇量转化率＝×100%单体重量注：配制10％聚乙烯醇水溶液的方法：将3.75克醇解度为88%的聚乙烯醇溶解在34毫升水中，最好先浸泡一段时间，然后在沸水中完全溶解。六、实验注意事项1.按要求严格控制滴加速度，如果开始阶段滴加过快，乳液中出现块状物，使实验失败。2.严格控制搅拌速度，否则将使料液乳化不完全。3.滴加单体时，温度控制在70±1℃，温度过高使单体损失。七、思考题1)比较乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合和本体聚合的特点及其优缺点。2)在乳液聚合过程中，乳化剂的作用是什么？3)本实验操作应注意哪些问题？图2-6苯乙烯聚合装置图1-三口瓶2-冷凝管密封套3-温度计4-漏斗5-搅拌器