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。许多高分子材料，如合成橡胶、合成树脂、涂料、粘合剂、浸渍剂、整理剂、絮凝剂，油田堵水调剖剂、光亮剂、添加剂、医用高分子材料、抗冲击共聚物以及其他许多特殊用途的合成材料等等，都可以大量地采用乳液法生产。每年世界巨通过乳液法生产的聚合物数以千万吨计，用乳液聚合法生产的合成橡胶占其总产量的65%以巨。当今世界巨不少工业出现不景气、萧条和倒闭，而乳液法生产高聚物的工业却一直处于稳定发展之中，这是因为和其他的聚合方法相比，乳液聚合法有许多不可多得的优点。乳液聚合体系粘度低，易散热;既具有高的聚合反应速率，又可以制得高分子量的聚合物;合成聚合物乳液可以直接用作乳胶漆、粘合剂，并可作皮革、纸张、织物等的涂饰剂和处理剂等等;乳液聚合以水作介质，生产安全，污染环境问题小，目_成本低廉;同时，所用的设备及生产工艺简单，操作方便，灵活性大。这些宝贵的特点赋予乳液聚合方法以强大的生命力。早在40年代人们就已经开始致力于乳液聚合的研究，并取得了引人注目的成就，迄今仍在不断发展深化，每年都有大量关于乳液聚合的论文发表，新产品、新方法不断出现。尽管这样，乳液聚合的理论仍然还大大落后于实践，还很不成熟，远远不能满足指导生产实际的需要，有很多理论问题仍然处在争一论之中。因此，为满足人们对三大合成材料日益增长的需求，继续开发乳液聚合技术，系统而深入地研究乳液聚合理论，确定关于乳液聚合的正确机理，建立起合理的、经得起实践反复考验的乳液聚合动力学模型，并用以指导乳液聚合的科学研究、生产控制及乳液聚合反应器的最佳设计和放大，乃是摆在这个领域里的工作者面前的重要任务。乳液聚合的定义乳液聚合（emulsionpolymerization）是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。乳液聚合是高分子合成过程中常用的一种合成方法。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。乳液聚合的机理乳液聚合多为自由基聚合，1947年W.D.哈金斯等提出，乳化剂可乳化单体成液滴，当乳化剂浓度超过临界胶束浓（见表面活性剂）时，则形成胶束，胶束可使单体增溶。聚合过程（见图）是：水溶性引发剂为解为自由基(R.)，经扩散进入胶束而引发单体(M)聚合，胶束成核逐渐长大为单体-聚合物胶粒(M/P)，液滴中的单体不断扩散进入M/P胶粒进行聚合。当转化率达60％～80％时，单体液滴消失；当聚合结束时,M/P胶粒形成外层为乳化剂分子包围的聚合物(P)胶粒。乳液聚合乳液聚合乳液聚合的特征引发在胶束中进行，增长是在被单体溶胀的M/P胶粒中进行,转化率达10％～15％后聚合速度不变。为此，增加乳化剂用量可使M/P胶粒数目境加，从而可同时实现高聚合速率和高分子量。而在其他聚合过程中，为提高聚合速率，往往导致产物分子量下降。此外，乳液体系的粘度低，易于传热和混合，生产容易控制，所得胶乳可直接使用，残余单体容易除去。缺点是聚合物含有乳化剂等杂质影响制品性能;为得到固体聚合物,还要经过凝聚、分离、洗涤等工序；反应器的生产能乳液聚合的应用乳液聚合最早由德国开发。第二次世界大战期间，美国用此技术生产丁苯橡胶，以后又相继生产了丁腈橡胶和氯丁橡胶、聚丙烯酸酯乳漆、聚醋酸乙烯酯胶乳（俗称白胶）和聚氯乙烯等。与悬浮聚合不同，乳液体系比较稳定，工业上有间歇式、半间歇式和连续式生产，用管道输送或贮存时不搅拌也不会分层。生产中还可用“种子聚合”（即含活性链的胶乳）、补加单体或调节剂的方法控制聚合速度、分子量和胶粒的粒径。也可直接生产高浓度的胶乳。乳液聚合的发展80年代,乳液聚合有许多新发展,例如：为消除乳化剂对聚合物的污染和洗涤的困难，出现了无乳化剂的乳液聚合；以含铑或含碘镍催化剂引发反式1,4-丁二烯聚合的配位乳液聚合体系；丙烯酸或丙烯酰胺分散在油中，以油包水乳化剂乳化的反向乳液聚合；聚合物粒径介于悬浮聚合和乳液聚合产物粒径之间的分散聚合；等等。分散聚合在工业上已用于涂料生产。乳液聚合被引文章高固含量无皂乳液聚合技术研究进展作者：涂料胶粘技术研究网阅读次数：426次更新时间：2008-03-1511:41:44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。苯乙烯的无皂乳液聚合研究结果表明，用Na2HC03作为羧基单体的中和剂，中和程度严重影响聚合速率、乳胶粒大小、乳液的稳定性及水相中形成的低聚物自由基的水溶性。中和程度在0.80-0.87时有利于提高乳液的稳定性及聚合速率。采用水溶性单体共聚，可制得较高固含量的无皂乳液.Chen等采用HEMA(甲基丙烯酸-2-羟乙酯)和St(苯乙烯)进行无皂乳液聚合，所得的乳液固含量为18％-45％，且稳定性好.Cuo等利用HEMA进行MMA(甲基丙烯酸甲酯)-BA(丙烯酸丁酯)的无皂乳液聚合，由于加入HEMA作为非离子共聚单体，聚合稳定性得到改善，制得的乳液固含量高达50％。郝海涓等同时采用AA(丙烯酸)和HEMA，采用分步控温种子乳液聚合法制备出固含量高达45％的无皂乳液，采用该方法制得的无皂乳液不仅固含量较高，聚合稳定性和储存稳定性较好，而且乳胶粒径较小，分布更均匀。唐广粮等采用3-烯丙氧基-2-羟基-丙烷磺酸钠(AHPS)、β-丙烯酰氧基丙烯酸(AOPA)和烯烃基甘油醚磺酸盐(AGES)合成出固含量为60％的稳定无皂丙烯酸乳液。尽管采用合适的水溶性单体可制得稳定的较高固含量的无皂乳液，但该类乳液存在如下问题：粒径较大，多数在500nm左右，而常规乳液的粒径一般为100～200nm。乳液的粒径愈大，其成膜性能愈差，所得涂膜的光泽及耐水性愈差；由该类乳液制得的涂膜拉伸强度较高，但延伸率较低，因而膜的耐冲击性不好；采用水溶性磺酸盐类单体制得的无皂乳液，因水溶性单体的亲水性太强而造成膜的耐水性较差。由于以上原因，采用水溶性单体共聚制备无皂乳液的方法还未获得工业应用。2采用反应性表面活性剂反应性表面活性剂是指带有反应基团的表面活性剂，它能与所吸附的基体发生化学反应，从而永久地键合到基体表面，对基体起表面活性作用，同时也成了基体的一部分。用于乳液聚合的反应性表面活性剂按其在乳液聚合中的作用可分为可聚合乳化剂、表面活性引发剂和表面活性链转移剂。2.1可聚合乳化剂(Surfmers)可聚合乳化剂是指分子结构中含有双键，可参与聚合的反应性表面活性剂。可聚合乳化剂的种类很多，包括阴离子型、阳离子型、非离子型及两性可聚合表面活性剂。其中主要是烯丙醇的衍生物，苯乙烯的衍生物，马来酸、衣康酸和富马酸等的衍生物，丙烯酰胺的衍生物，(甲基)丙烯酸及其酯的衍生物和十一-烯酸及其衍生物等。采用合适的可聚合乳化剂可制得稳定的高固含量无皂乳液。Unzue等分别利用阴离子可聚合乳化剂11-甲基丙烯酰氧基十一烷基硫酸钠(MET)、11-巴豆酰氧基十一烷基硫酸钠(CRO)和丙烷基十四烷基马来酸酯磺酸钠(M14)制备出固含量50％～55％的稳定无皂苯丙乳液。Guillaume等用丙烯酰胺基十一酸钠(NaAU)制备出固含量高达10％稳定的羧基乳液。张茂根等，用磺化十二醇烯丙基甘油丁二酸酯钠盐制备出固含量达40％以上的稳定乳液。文献正同时采用阴离子和非离子反应性乳化剂AdecaliasoapSEl0N制备出固含量为40％的稳定无皂丙烯酸乳液。文献采用反应性乳化剂EleminolJS-2和AdekaReasoapNEl0制备出固含量为50％的稳定无皂丙烯酸核壳乳液。文献采用反应性乳化剂NewfrontierA229E制备出固含量为42.3％的微凝胶无皂丙烯酸乳液。可聚合乳化剂易埋在胶粒内，影响乳液的稳定性，不利于制备高固含量的乳液。为了克服这一现象，可聚合乳化剂应具有适当的聚合活性和亲水性。可聚合乳化剂聚合活性太高，它在聚合过程的早期就会和其它单体共聚而易埋在颗粒内部，聚合活性太低，则它在聚合过程的后期才与其它单体共聚，不易埋在颗粒内而位于颗粒的表面，但聚合活性太小，它就难以键合到乳胶粒上，例如，用烯丙基可聚合乳化剂进行醋酸乙烯的聚合，聚合在