苯丙乳液

苯丙乳液的制备

王琪

20120512261

【摘要】苯丙乳液（苯乙烯-丙烯酸酯乳液）是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得。其耐水、耐碱、耐洗擦性能好，而且耐户外老化广泛应用在胶粘剂、涂料等领域。

【关键词】苯丙乳液、乳液聚合、苯乙烯、丙烯酸酯

【实验原理】

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.

【产品质量指标】

乳白色液体，带蓝光。固体含量40～50%，粘度80～2000mPa〃s，单体残留量0.5%，PH值8～9。苯丙乳液附着力好，胶膜透明，耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好。

苯丙乳液用作纸品胶粘剂，也可与淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠等胶粘剂配合使用。贮存于5～30 ℃的库房内，贮存期1年。【乳液聚合的优缺点】

乳液聚合的优点：

（1）水作介质，价廉安全。胶乳粘度低，有利于搅拌传热、输送和连续生产；

（2）聚合速率快，同时产物分子量高，聚合可以在较低的温度下进行；

（3）有利于胶乳的直接使用和环境友好的产品的生产，如水乳漆，粘结剂，纸张，皮革，织物处理剂等。

乳液聚合的缺点：

（1）需要固体产品时，乳液需经凝聚、洗涤、脱水、干燥等工序，成本较高；

（2）产品中留有乳化剂等杂质，难以完全除净，有损电性能等。【实验结果分析】

一、引发剂对乳液性能的影响、

传统苯丙乳液合成时,一般均采用过硫酸盐作为引发剂,其加量为单体的0.6%左右,转化率可达95%左右,引发剂用量的增大,使单体的转化率提高,同时也导致乳液凝聚率降低,乳液的粘度增大,并使乳液粒径增大,反应稳定性变差.通过在反应后期加入少量氧化还原引发剂,在降低过硫酸盐用量的同时,使其转化率有了很大的提高.通过实验可知,单纯使用过硫酸盐制备高弹性苯丙乳液,乳液气味大、单体残留大、转化率低,为了能得到粒径小,转化率高的高弹性苯丙乳液,在反应后期加入了少量的氧化-还原引发剂,大大降低了生成自由基活化能,提高了反应速率.当过硫酸盐用量为单体的0.3%,而氧化-还原引发剂用量为0.2%时,乳液较为细腻,转化率可达98%以上.

二、若在本实验体系中采用油溶性引发剂，实验结果将会如何？答：如果采用油溶性引发剂，则引发场所就在单体液滴和增溶胶束中，而且两个场所的引发几率是大致一样的，然而在单体液滴中的单体总量（不是液滴数量）远远大于增溶胶束，因此聚合主场所为单体液滴，最后得到的颗粒应该有大有小，而且大颗粒的总量似乎应大于小颗粒、乳胶粒的总量。

三、采用何种手段可以提高乳液稳定性？

答：主要有电解质浓度、搅拌速度、PH值和固含量四个方面。

a、电解质浓度。电解质浓度过大可能会导致乳胶粒聚沉，但少量的电解质也会起到形成双电层，稳定胶粒的作用。一些特殊的电解质，如Ca2+、Al3+等，可能少量就会导致聚沉。

b、适当的搅拌。由于乳化剂的胶束作用，搅拌只需要适当速度即可，但也应搅拌充分，起到分散单体、防止分相和胶粒聚并的作用。

c、PH值。乳化剂大部分都是离子型的，酸碱度的不同会使得乳化剂的解离度发生变化，从而改变乳化剂的乳化能力和HLB值，对乳液稳定性会有较大影响。

d、固含量。乳液中的水分过少，乳胶粒的碰撞几率增大，更容易因为水分挥发而聚结成膜、成核。

参考文献:

[1] 赵全生.建筑乳胶漆在中国的发展[J].中国涂料, 1998(3):23228.

[2] 李良训.苯丙乳胶防水涂料的研制[J].涂料工业,1999(3):28229.

[3] 齐亦民.苯丙乳胶漆在建筑中应用[J].化学建材,1990(16):9211.

[4] 耿耀宗.现代水性涂料工艺、配方、应用[M].北京:中国石化出版社,2003:91293