醋酸乙烯酯的乳液聚合（白乳胶的制备）

一、实验目的

1、掌握实验室制备聚醋酸乙烯酯乳液的方法。

2、了解乳液聚合的基本原理、配方及乳液聚合中各个组分的作用。                                                                             

二、实验原理

乳液聚合是指单体在分散介质中由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。体系主要由单体、水、乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组分组成。乳液聚合可以同时提高反应速率和分子量，目前已成为生产高聚物的重要方法之一。

乳化剂在乳液聚合中起着重要作用，常见的乳化剂可分为阴离子型、阳离子型和非离子型。醋酸乙烯酯乳液聚合最常用的乳化剂是非离子型乳化剂聚乙烯醇。聚乙烯醇主要起保护胶体作用，防止粒子相互合并。由于其不带电荷，对环境和介质的pH值不敏感，但是形成的乳胶粒较大。而阴离子型乳化剂，如烷基磺酸钠RSO3Na（R=C12~C13）或烷基苯磺酸钠RPhSO3Na(R=C7~C14)，由于乳胶粒外负电荷的相互排斥作用，使乳液具有较大的稳定性，形成的乳胶粒子较小，乳液黏度大。

本实验将非离子型乳化剂和离子型乳化剂按一定比例混合使用，以提高乳化效果和乳液的稳定性。

聚合反应采用过硫酸盐为引发剂，按自由基聚合反应历程进行聚合。为了聚合反应进行得较为平稳，单体和引发剂均需分批加入。本实验分两步加料反应：第一步加入少许的单体、引发剂和乳化剂进行预聚合，可生成颗粒很小的乳胶粒子；第二步继续滴加单体和引发剂，在一定的搅拌条件下使其在原来形成的乳胶粒子上继续长大。由此得到的乳胶粒子，不仅粒度较大，而且粒度分布均匀。这样保证了乳胶在高固含量的情况下，仍具有较低的黏度。

三、仪器、器材

1、仪器：水浴锅、电动搅拌器、回流冷凝管、温度计、四口瓶、滴液漏斗、烧杯、表面皿。

2、试剂：聚乙烯醇、OP-10（20%水溶液）、醋酸乙烯酯、20%过硫酸铵溶液、碳酸氢钠、邻苯二甲酸二丁酯。

四、实验步骤(图1-1打印给你们！)

1、实验装置如图1-1所示，四口瓶中装好搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计。首先加入5.0g聚乙烯醇和90mL去离子水。开动搅拌，加热水浴，使温度升至80~58摄氏度，聚乙烯醇完全溶解。

2、降温至68~70摄氏度，依次加入1g十二烷基磺酸钠、5mLOP-10、2.5mL引发剂和21.4mL醋酸乙烯酯。反应30min后，加入另一半引发剂，并开始滴加剩余单体42.8mL。滴加速度控制在30~40滴/min，滴加时注意控制反应温度不变。

3、单体滴加完后，继续加热回流，缓慢升温以不产生大量泡沫为准，最后升温至85~90摄氏度，反应至无单体回流为止。降温至50摄氏度，加碳酸氢钠溶液使溶液pH值为5~6，再加入5.0mL邻苯二甲酸二丁酯，搅拌0.5~1h。

4、将反应体系降至室温，出料。

5、固含量的测定：取已称量好的表面皿，称取1.5~2g胶乳，置于105摄氏度烘箱中烘1h，取出尖刀切开薄膜，翻转，继续烘至恒重，

干燥后样品质量×100%

按下式计算固含量=          干燥前样品质量

五、思考题

1、醋酸乙烯酯乳液聚合体系与理想的乳液聚合体系有何不同？

2、为什么要严格控制单体滴加速度？

3、与其他聚合方法比较，乳液聚合有何特点？

4、聚乙烯醇在反应中起什么作用？为什么要与乳化剂OP-10混合使用？   

5、为什么在反应结束后要用碳酸氢钠调整pH值为5~6？

第二篇：醋酸乙烯酯的乳液聚合的实验方案

醋酸乙烯酯的乳液聚合的实验方案

（一）实验目的：掌握实验室醋酸乙烯酯乳液聚合反应实验；掌握乳液聚合及其特点；

（二）实验原理：乳液聚合最简单的配方由单体、水、水溶性引发剂、乳化剂四部分组成。乳液聚合是单体在含有乳化剂和引发剂的水介质中，在搅拌和乳化作用下，分散成乳液状进行的聚合反应。

（三）实验步骤：加入20ml醋酸乙烯酯和2.5ml过硫酸铵水溶液，开动搅拌，用油浴加热至65℃，加入第一批引发剂1ml，待完全溶解后用滴液漏斗滴加醋酸乙烯脂，调节滴加速度先慢后快慢慢升温至 70℃， 在 70 ± 1℃反应；1h 后加入第二批引发剂1ml：再过1h后加入第三批引发剂1ml，在2h内将5ml单体加完。在70~72℃保温10min，缓慢升温到75℃，保持 10min，再缓慢升温至 78℃， 保持10min，再缓慢升温至80℃，保持10min。停止反应：撤掉油浴，自然冷却到50℃，停止搅拌，出料。

（四）实验设备：机械搅拌器一套，电热套一个，球形冷凝管一个，250ml四口烧瓶一个，100ml滴液漏斗一个，100℃温度计一支，250ml烧杯一个 ，10mL、 100mL量筒各一个，固定夹若干，广泛pH试纸。

（五）实验药品：醋酸乙烯酯（70ml、主单体）、聚乙烯醇水溶液（6g、保护胶体）、去离子水（90ml、分散介质）、过硫酸铵（1g、引发剂）、OP-10（16滴、乳化剂）、碳酸氢钠（3g、PH调节剂）、邻苯二甲酸二丁酯（10g、增塑剂）

（六）配制10%的聚乙烯醇水溶液：称取约6~8g聚醋酸乙烯酯反应树脂置于三角瓶中，加入适量甲醇，放在适量电磁搅拌器上充分搅拌，直至聚醋酸乙烯酯完全溶解，移入250ml容量瓶中加入20ml甲醇，吸入稀释至刻度线。

（七）投料反应：将0.1g引发剂溶于3ml蒸馏水中并将其平均分成三份。

（八）测量含固量：观察乳液外观，称取约4 g乳液，放入烘箱在 90℃ 干燥，称取残留的固体质量，计算固含量。用称量瓶称取 l-2g 试样，滴加 1-2 滴对苯二酚阻聚剂，置于 50℃恒温干燥箱内干燥至恒重，冷却后称重，计算转化率。

问题分析

1、反应温度对乳液性能的影响：当反应温度逐渐升高时，呈现出稳定性增强、转化率升高的趋势，而黏度和吸水率呈现下降趋势。温度对化学反应的影响，因此在聚合过程中，温度升高，反应速率增大，使得危险期的时间缩短，从而提高了体系的稳定性和转化率。但温度升高同时也加快了链终止反应，使得聚合物的分子量下降，表现为黏度和吸水率下降。当反应温度升高时，粒径变小，能填充大粒径粒子融合膜间的空穴处，使胶膜更好地连结成片，提高胶合强度，随着温度的进一步升高，粒子融合膜层内聚力下降，胶合强度下降。从反应稳定性耐水性及胶合强度综合考虑，选用体系的反应温度以 75℃较为适宜。

2、在乳液聚合时,介质的pH值直接影响引发剂的分解速度,要求乳液聚合体至使体系的pH值降至4~5,因此用适量碳酸氢钠调节pH值。另外,引发剂用水稀释后缓慢加入。在反应物配比、加料方式及搅拌强度不变情况下,通过实验发现,反应温度的改变对聚醋酸乙烯酯乳液的粘度、固含量的影响很大。原因是该聚合反应为吸热反应,所以反应温度高,有利于该反应进行,但反应温度达到80℃时,超过醋酸乙烯酯单体的沸点(72℃)会使回馏量增加,消耗能量,低温使反应速度慢,反应不完全,乳液粘度低。因此,反应适合在75℃进行。

3、搅拌的转速：150-200转，中速。

4、滴加醋酸乙烯酯的速度：每分钟30滴。

5、颜色变化：

6、乳化剂对反应的影响：

7、ph值对反应的反应：