乙酸乙烯酯的乳液聚合

一、实验目的及要求

  1、掌握乳液聚合的反应特点及各组分的作用。

  2、掌握乳液聚合的一般原理及实验的操作技术。

二、实验原理

    本实验以乙酸乙烯酯在水介质中由聚乙烯醇（1799）和OP—10作乳化剂分散成乳液状态，用水溶性的引发剂过硫酸盐进行乳液聚合制得白乳胶。

    乙酸乙烯酯（VAC）单体在过硫酸铵引发剂的作用下，按照自由基反应历程进行反应，反应式如下：

    链引发

   

   链增长

    链终止

三、实验内容

  1、仪器设备：

        电热套    500ml       搅拌电机（搅拌棒）

        四口瓶    500ml       球形冷凝器 500mm

        滴液漏斗  50ml        温度计0——100℃

        天平    烘箱    量筒    烧杯

  2、药品及配比（投料400g）

  3、实验步骤：

  （1）制备10%聚乙烯醇溶液 。称取1799加入四口瓶中 ，加热至85±1℃约半小时，液相均匀透明，降温至65℃备用。

  （2）内有聚乙烯醇溶液的四口瓶中加入定量水及OP—10搅拌20min，温度控制在66～68℃。

  （3）加入占总量15%的VAC占总量40%的引发剂。搅拌10min，升温到70℃，控制回流。当回流消失后升温至80℃。滴加VAC。视回流快慢，控制滴加速度约3～5小时滴完，并在此期间把余下引发剂的2/3分三次加入，单体滴加完后，加入剩余的引发剂，再搅拌5min。

  （4）升温至90℃，保温30min，冷却到50℃。加入DBP搅拌10min出料。

  （5）测含固量。取2g乳液（0.0002g）置于至恒重的玻璃表面皿中，放于110℃烘箱中至恒重计算含固量（约4小时）。

    含固率=干燥后样品重/干燥前样品重×100%

四、注意事项

  1、制备聚乙烯醇溶液时，发现有块状物出现，一定要设法取出。

  2、按要求严格控制单体滴加速度，如果开始阶段滴加快，乳液中出现块状物，使实验失败。

  3、严格控制反应各阶段的温度。

  4、反应结束后，料液自然冷却，测含固量时，最好出料后马上称样，以防止静止后乳液沉淀。

五、思考题

  1、什么叫乳液聚合， 特点？

  2、为什么把引发剂分几次加入？

  3、比较乳液聚合与本体聚合有什么区别？

 

第二篇：乙酸乙烯酯的乳液聚合

乙酸乙烯酯的乳液聚合

黄汉弘 PB09206262

摘要：通过本实验我们来了解乳液聚合的基本原理和乙酸乙烯酯的乳液聚合特点，并且掌握乳液聚合的实验技术。

关键词：乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，乳化剂OP-10，过硫酸铵，邻苯二甲酸二丁酯，乳液聚合，白乳胶，爬杆现象。

引言：乳液聚合是链式聚合中四大基本方法之一，唯一能够同时提高反应速率和聚合度。 这是由于乳化剂的存在，首先我们先了解乳化剂的概念，乳化剂分子是两亲性分子，具有亲水基和疏水基，能够均匀稳定地分散在水中而不分层。 这里还要介绍一个名词CMC临界胶束浓度，当溶液中乳化剂的浓度达到CMC时，乳化剂分子开始形成胶束，此时溶液不稳定，许多物理性质都容易发生突变。 我们可以把乳化剂分三类：阴离子型，阳离子型，非离子型。 其中阴离子型在碱性溶液中稳定；阳离子型乳化能力比较差，还会影响引发剂分解，PH小于7才能使用；非离子型则常与阴离子型配合使用，可以提高乳液的抗冻能力，改变聚合物粒子的大小和分布。 对于本实验，由于乙酸乙烯酯的自由基比较活波，链转移反应显著，常采用聚乙烯醇来保护胶体，用乳化剂OP-10来起辅助作用，引发剂一般常用过硫酸盐。 需要注意的是单体，引发剂需要分批加入。

实验仪器与试剂：聚乙烯醇，乳化剂OP-10，乙酸乙烯酯，过硫酸铵，邻苯二甲酸二丁酯，回流冷凝管，温度计，三口瓶，滴液漏斗，通氮系统，搅拌器。

实验过程：在三口瓶上装滴液漏斗，温度计，回流冷凝管，在加入4g聚乙烯醇，40ml蒸馏水，但是实验过程中我先加入0.5mlOP-10，加热到95摄氏度，等到PVA全部溶解在降温。 由于我先加入了乳化剂，所以一开始就会有泡沫，不能够通过观察溶液的澄清与否来判断聚乙烯醇完全溶解，所以只能多加热些时间来使得PVA完全溶解，大概一个小时左右，乳液一直未乳白色；然后降温至67摄氏度，采取的方法是用吸耳球把热水抽出冷却。 接着加入6ml乙酸乙烯酯，2ml邻苯二甲酸二丁酯，搅拌后加入0.4ml正辛醇，同时将0.0032g过硫酸铵溶于5ml蒸馏水配成溶液，将其中的3ml加入到三口瓶中，搅拌5min；温度稳定在66-68°C，在滴液漏斗中加入31ml乙酸乙烯酯单体，0.5h加完。然后再加入1ml过硫酸氨，此时体系中会有回流现象，冷凝管下端接口处有回流液滴，大概三分钟左右回流停止，然后升温至70摄氏度，回流1.5--2h，我大概温度在69摄氏度，回流80min。 最后冷却至无回流在加入4mlDBP邻苯二甲酸二丁酯。 三口瓶中的乳液出现爬杆现象，搅拌棒粘上有乳胶液，粘度比较大。 实验结果与分析：实验开始时把乳化剂加入的顺序搞反了，导致溶液一开始就是乳液，呈乳白色，（正常的应该是澄清的），还会冒泡沫。 这就给判断聚乙烯醇是否完全溶解带来了困难。 当时只能硬着头皮加热，确保加热时间够长来保证其完全溶解。 最后的结果显示，聚乙烯醇应该是完全溶解，没有造成影响。 最后得到的白乳胶效果还不错，粘度比较合适。

思考与讨论：

1.以过硫酸盐作为引发剂进行乳液聚合时，为什么要控制乳液的的pH值？如何控制？

答：阳离子乳化剂乳化能力差，且影响引发剂分解，在pH 值小于7 的条件下使用。

2.乙酸乙烯酯的乳液聚合与理想的乳液聚合有哪些不同？

答：乙酸乙烯酯的乳液聚合放热比较大，反应温度上升显著，聚合反应温度需要通过加入单体的速率来控制。而理想的乳液聚合聚合热易扩散,聚合反应温度易控制。乙酸乙烯酯的乳液聚合后期体系粘度很高。而理想乳液聚合的聚合体系即使在反应后期粘度也很低。