实验三:醋酸乙烯乳液聚合
一、实验目的1、了解乳液聚合的特点、配方及各组分所起作用。2、掌握聚醋酸乙烯酯胶乳的制备方法及用途。二、实验原理单体在水相介质中,由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合,称乳液聚合。其主要成份是单体、水、引发剂和乳化剂。引发剂常采用水溶性引发剂。乳化剂是乳液聚合的重要组份,它可以使互不相溶的油-水两相,转变为相当稳定难以分层的乳浊液。乳化剂分子一般由亲水的极性基团和疏水的非极性基团构成,根据极性基团的性质可以将乳化剂分为阳离子型、阴离子型、两性和非离子型四类。当乳化剂分子在水相中达到一定浓度,即到达临界胶束浓度(CMC)值后,体系开始出现胶束。胶束是乳液聚合的主要场所,发生聚合后的胶束称作为乳胶粒。随着反应的进行,乳胶粒数不断增加,胶束消失,乳胶粒数恒定,由单体液滴提供单体在乳胶粒内进行反应。此时,由于乳胶粒内单体浓度恒定,聚合速率恒定。到单体液滴消失后,随乳胶粒内单体浓度的减少而速率下降。乳液聚合的反应机理不同于一般的自由基聚合,其聚合速率及聚合度式可表示如下:
式中N为乳胶粒数,NA是阿佛加德罗常数。由此可见,聚合速率与引发速率无关,而取决于乳胶粒数。乳胶粒数的多少与乳化剂浓度有关。增加乳化剂浓度,即增加乳胶粒数,可以同时提高聚合速度和分子量。而在本体、溶液和悬浮聚合中,使聚合速率提高的一些因素,往往使分子量降低。所以乳液聚合具有聚合速率快、分子量高的优点。乳液聚合在工业生产中的应用也非常广泛。
f醋酸乙烯酯(VAc)的乳液聚合机理与一般乳液聚合相同。采用水溶性的过硫酸盐为引发剂,为使反应平稳进行,单体和引发剂均需分批加入。聚合中常用的乳化剂是聚乙烯醇(PVA)。实验中还常采用两种乳化剂合并使用,其乳化效果和稳定性比单独使用一种好。本实验采用PVA1788和OP10两种乳化剂。
1、链的引发:
ONH4OSOONH4OSOOCH2CHOCOCH3NH4OOOOSOOSOOCH2CHOCOCH3ONH42NH4OOSOO
2、链的增长:
ONH4OSOONH4OSOOCH2OCH2CH
CHCH2OOCOCOCH3CH3CH2CHCH
OCOCH3OOCCH3
3、链的终止:
CHCHOCOCH3CH
2
2
CHOCOCH3
CH2
CH
2
CHO
H2CO
COCOCH3CH3H2CHCCHOOCOCOCH3CH3
CHOCOCH3
CHOCOCH3
CH2
CH
2
三、实验仪器及设备
f1、四口瓶(250ml)2、滴液漏斗125ml3、球形冷凝器(30cm)4、温度计(100℃)5、搅拌封6、搅拌马达7、搅拌器r