苯丙乳液的聚合及其聚合工艺.pdf

苯丙乳液的聚合及其聚合工艺--

关于苯丙乳液的聚合
1.1苯丙乳液聚合机理
乳液聚合的机理HarKins首先做了定性的描述了。他认为,当乳化剂溶于水时,若其浓度
超过临界胶束浓度时，则乳化剂分子聚焦在一起形成乳化剂胶束。在乳化剂溶液中加入难溶
于水的单体并进行搅拌时，单体大部分分散成液滴，部分单体则增溶于乳化剂胶束中。当水
溶性的引发剂加入后，引发剂在水中生成自由基并扩散到胶束中去，并在那里引发聚合反应。
HarKins将理想乳液聚合机理分为三个阶段：
第一阶段:乳胶粒生成期
从诱导期结束到胶束耗尽这一期间为聚合第一阶段。在此阶段中,由于水相中引发剂分解
出的自由基不断的扩散到胶束中,并在那里引发聚合反应,生成单体、聚合物粒子，既乳胶粒，
随着反应的不断进行,新乳胶粒不断产生，使聚合反应进行一个加速期。另一方面，随着放映
的进行,乳胶粒的体积渐渐的增大，其表面积也随之增加，这样越来越多的乳化剂分子从水相
附到乳剂粒表面上，因而破坏了乳化剂与胶束间的平衡。胶束中的乳化剂分子不断补充
入水相，直到转化率达到一定程度后，水相中的乳化剂浓度下降到临界胶束浓度以下，胶束
即告消失。此时，不再有新的乳胶粒生成，聚合体系中的乳胶粒不再变化，至此反应转入第
二阶段。
第二阶段：反应恒速期
从胶束消失到单体液滴消失这一期间为第二阶段。此阶段由于胶束的消失，体系中不再
有新的乳胶粒生成，总的乳胶粒数目保持不变。且随着聚合反应的进行，单体液滴中的单体
不断扩散入乳胶粒中，使粒子中的单体浓度不变，所以此阶段聚合速率保持不变，直至单体
液滴消失，聚合速率下降，反应转入第三阶段。
第三阶段：降速期
从单体液滴消失至聚合反应结束为第三阶段。此阶段由于单体液滴的消失，不再有单体
经水相扩散进入乳胶粒，故乳胶粒中进行的聚合反应只能靠消耗粒子中贮存的单体来维持，
使聚合速率不断下降，直至乳胶粒中的单体耗尽，聚合反应也就停止
1.2乳液聚合工艺
生产聚合物乳液和乳液聚合物有多种工艺可供选择。如间歇工艺、半连续工艺、连续工
艺补加乳化剂工艺及种子乳液聚合工艺等。对同种单体来说，若所采用的生产工艺不同，则
所制造的产品质量、生产效率及成本各不相同，因此具体应用中可根据对产品的性能要求和
不同生产工艺的不同特点，来合理选择可行的生产工艺。
1.2.1预乳化工艺
在进行连续或半连续乳液聚合中，常常采用单体的预乳化工艺。将去离子水投入预乳化
罐中，加入乳化剂，

搅拌、溶解，再将单体缓缓加入，在规定的时间内充分搅拌，得到稳
定的单体乳状液。该工艺可使单体、乳化剂分散均匀，使以后的聚合过程中体系的稳定性提
高，乳胶粒尺寸分布较均匀，共聚物组成均一。
1.2.2种子乳液聚合
种子乳液聚合即先制取种子乳液，然后在种子的基础上进一步进行聚合，最终得到所需

苯丙乳液的聚合及其聚合工艺--
苯丙乳液的聚合及其聚合工艺--

的乳液。种子乳液是在种子釜中制成的，其过程为:先向种子釜中加入水、乳化剂、水溶性引
发剂和单体，再于一定温度下进行成核与聚合，生成数目足够大、粒度足够小的乳胶粒。然
后，取一定量的种子乳液投入聚合釜中，还要加入去离子水、乳化剂、水溶性或油溶性引发
剂及单体，以种子乳液的乳胶粒为核心，进行聚合反应，使乳胶粒不断增大。在聚合时，要
严格控制乳化剂的补加速度，以免生成新的乳胶粒。
采用种子乳液聚合工艺，可以克服连续乳液聚合过程中的不稳定瞬态现象，减小了聚合
过程的波动。同时，用种子乳液聚合方法可以有效的控制乳胶粒直径及其分布。在单体量不
变的情况下，增加种子乳液的用量，可使粒径减小；而减少种子乳液的用量，则可使粒径增
大。由于种子乳液中的乳胶粒直经很小，年龄分布和粒径分布都很窄，这有利于改善乳液的
流变性能。另外，采用种子乳液聚合方法可以生产出具有异形结构的乳胶粒的聚合物乳液，
这将赋予聚合物乳液特殊的功能和优异的性能。
1.3课题的意义
以上的文献综合了关于乳液聚合的机理、聚合工艺，从中我们可看出，尽管乳液聚合技
术的开发始于本世纪早期，在许多聚合物的生产中己经成为主要的方法之一，每年世界上通
过这种方法生产的聚合物以千万吨计，有着如此大的经济意义，如此悠久的生产发展历史工
艺上也已经比较成熟，但是由于乳液聚合体系众多的影响因素，且各因素间复杂的互动效果，
致使其定量的详尽的内部规律还没有完全被人们所掌握，乳液聚合的机理和动力学理论还远
远落后于实践。在某种情况下提出来的数学模型，常常不能用于另一种条件和其他单体，不
然就会出现很大误差。因此，对于不同的聚合体系、不同的生产操作条件都必须详细的考察
各种影响因素和相互关系以求对该体系的特点进行准确的把握，以达到对生产过程和产品质
量的有效控制。
目前对于各种乳液共聚体系的实验性研究已多有报道，在国内