醋酸乙烯酯乳胶漆制备第二组.ppt

项目四醋酸乙烯酯乳胶漆的制备 第二组,制作人：仇志强 同组制作人： 刘凯 陈佳银 王兴隆 指导老师：张丽萍,项目描述,醋酸乙烯酯乳胶漆的主要成膜物质是聚醋酸乙烯酯乳液，要制备醋酸乙烯酯乳胶漆首先要制备出聚醋酸乙烯酯乳液，然后再按所选醋酸乙烯酯乳胶漆配方制出醋酸乙烯酯乳胶漆。,任务一：聚醋酸乙烯酯乳液的制备,产品的性能、用途及特点 聚醋酸乙烯（PVCA）酯乳液俗名：白乳胶 化学分子式为：,本品为乳白色黏稠浓厚液体，具有优良的黏结能力，可在5至400C的范围内使用。具有良好的成膜性，且无毒、无臭、无腐蚀性，但耐水性差。稳定性好，由于使用水做分散介质，具有经济、安全和环保等优点。也做醋酸乙烯酯乳胶漆涂料的原料。,2、合成原理,烯烃自由基加聚反应有四种方法： 本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合 乳液聚合的特点： 在胶束或和乳胶粒内发生聚合，同时能提高速率和分子量，散热容易，可持续化操作，且产物有部分乳化剂和其他助剂,乳液聚合示意图,3、产品制备,醋酸乙烯单体 46g 聚乙烯醇 2.5g 乳化剂OP-10 0.5g 碳酸氢钠 0.15g 邻苯二甲酸二丁酯 5g 蒸馏水 45.76g 过硫酸钾 0.09g,4、组分分析,乳液聚合体系的主要组分：单体、乳化 剂、引发剂、分散介质 其他助剂：保护胶体、相对分子质量调节剂、PH调节剂、PH缓冲剂、螯合剂、链终止剂、电解质、增塑剂、抗冻剂、消泡剂等其他助剂。,（1）醋酸乙烯,醋酸乙烯，即乙酸乙烯酯，分子式C4H6O2，具有甜的醚味的无色易燃液体，是用于有机合成，主要用于合成维尼纶，也用于粘结剂和涂料工业等的化学试剂。 任何能进行自由基加聚反应的单体都可以用乳液聚合法来制备聚合物。一般单体用量控制在40%-50%。,（2）聚乙烯醇,聚乙烯醇，有机化合物，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。溶于水，不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。,聚乙烯醇是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等； 作用：做保护胶体，提高乳液稳定性、调节乳液粘度。,（3）乳化剂OP-10,组成： 烷基酚与环氧乙烷的缩合物，属于非离子型表面活性剂 外观：无色至淡黄色透明粘稠液体 溶解性： 易溶于水,PH值（1%水液）： 67 HLB值： 14.5 浊点： 6167 产品特征： 具有优良的匀染、乳化、润湿、扩散，抗静电性能,（4）碳酸氢钠 碳酸氢钠，俗称“小苏打”、“苏打粉”、“重曹”，白色细小晶体，在水中的溶解度小于碳酸钠。固体50以上开始逐渐分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，270时完全分解。,碳酸氢钠是强碱与弱酸中和后生成的酸式盐，溶于水时呈现弱碱性。常利用此特性作为食品制作过程中的膨松剂。碳酸氢钠在作用后会残留碳酸钠，使用过多会使成品有碱味。 调整ph,（5）邻苯二甲酸二丁酯,性状：无色油状液体，可燃，有芳香气味。蒸汽压 1.58kPa/200;闪点172;熔点-35;沸点340;溶 解性:水中溶解度0.04%(25)。易溶于乙醇、乙醚、丙酮和苯。 邻苯二甲酸二丁酯是聚氯乙烯最常用的增塑剂，可使制品具有良好的柔软性，但挥发性和水抽出性较大，因而耐久性差。,邻苯二甲酸二丁酯是硝基纤维素的优良增塑剂，凝胶化能力强，用于硝基纤维素涂料，有良好的软化作用。稳定性、耐挠曲性、黏结性和防水性均优于其他增塑剂。邻苯二甲酸二丁酯也可用作聚醋酸乙烯、醇酸树脂、硝基纤维素、乙基纤维素及氯丁橡胶、丁腈橡胶的增塑剂。,（6）过硫酸钾,过硫酸钾，无机化合物，白色结晶，无气味，有潮解性。助燃，具刺激性。主要用作漂白剂、还原剂、照相药品、分析试剂、聚合促进剂、水溶性引发剂等。,性状：无色或白色结晶。无气味。能逐渐分解失去有效氧，湿气中能促使其分解，高温时分解较快，在约100时全部分解。溶于约50份水(40时溶于25份水)，不溶于乙醇，水溶液几乎是中性。相对密度2.477。有强氧化性。与有机物摩擦或撞击能引起燃烧。有强刺激性。,（7）蒸馏水,作用:分散介质,5、实验制备,实验仪器 四口烧瓶（250ml）、球形冷凝管、滴液漏斗（60ml）、温度计（0100）、量筒（10ml、10ml）、玻璃棒、烧杯（200ml）、电热套、电动搅拌机等,（2）实验药品,醋酸乙烯单体 聚乙烯醇 乳化剂OP-10 碳酸氢钠 邻苯二甲酸二丁酯 蒸馏水 过硫酸钾,（3）实验步骤, 将聚乙烯醇与蒸馏水加入四颈瓶中，加热至9095，搅拌至完全溶解，降温至70以下，加乳化剂搅拌均匀。, 加入醋酸乙烯单体质量分数的20%与过硫酸钾质量分数的40%，加热升温。通常在66时开始共沸回流，控制回流速度（23滴/s），, 待温度升至8083且回流速度明显减慢时滴加剩余单体（滴加速度1滴/s）控制在0.51h内加完。同时在聚合过程中分批加入过硫酸钾（每次加入量为15%20%），加完单体后加入余下的过硫酸钾，体系因放热温度升至9095，至无回流后继续保温30min。,（4）后处理,冷却至50以下加入质量分数10%的碳酸氢钠水溶液，调整ph值至56，再加入邻苯二甲酸二丁酯，搅拌30min，冷却即是成品,（5）注意事项 （1）聚乙烯醇溶解速度较慢，必须溶解完全，并保持原来的体积。如使用工业品聚乙烯醇，可能会有少量皮屑状不溶物悬浮于溶液中，可用粗孔铜丝网过滤除去。 （2）滴加单体的速度要均匀，防止加料太快发生爆聚冲料等事故。,（3）搅拌速度要适当，升温不能太快。 （4）醋酸乙烯单体必须是新精馏过的，因醛类和酸类有显著的阻聚作用，聚合物的相对分子质量不易增大，使聚合反应复杂化。,（5）过硫酸钾在每次加入时用水溶解成质量分数10%的水溶液。 （6）乳液聚合中都用水溶液性引发剂，如过硫酸盐和过氧化氢，本实验用过硫酸钾。,（7）聚乙烯醇是聚醋酸乙烯乳液聚合的最常用的乳化剂，能降低单体和水的表面张力，提高单体在水中的溶解度。 （8）在按上述配方操作时，开始反应时加入过硫酸盐作为引发剂，由于聚合反应过程中回流和连续缓慢加入单体，温度可在一段时间内无需加热或冷却即可保持在80左右。,反应继续进行，需补加少量过硫酸钾，以维持反应温度不下降。经过反复试验，就能在不同的设备条件下摸索出最适宜的加单体的速度、回流大小、每小时补加过硫酸钾的数量等操作控制条件，使反应温度稳定在7882之间，使聚合反应能平稳地进行。,所以在实际操作过程中需要很好的控制热量平衡。操作时如果反应剧烈，温度上升很快，则应少加或者不加过硫酸钾，并适当加快单体加入速度。如温度偏低，则就要稍多加些过硫酸钾，并适当减慢单体的加入速度。反应时如果回流很小，可以加快醋酸乙烯的加入速度，反之就要适当减慢加入单体的速度，甚至暂时停止片刻，待回流正常后再继续加入单体。,单体加完后加入较大量的引发剂，使温度升至9095，并保温30min，目的是要尽可能的减少最后未反应的剩余单体量，这对乳液的稳定性和乳胶的质量是有利的。因为游离单体在存放中会水解而产生醋酸和乙醛，使乳液的pH值降低，影响乳液和乳胶的稳定性。因此，需加入碳酸氢钠中和。采取在90kpa真空下抽12h的方法，能使残余单体质量分数,减少至1%以下。 将乳化剂水溶液先和单体一起搅拌乳化，再加入引发剂引发聚合虽也可以，但在诱导期过后反应十分剧烈，要做成质量好的乳液十分困难。因此可以先将乳化好的乳液放一部分在反应器内，加入部分引发剂引发聚合，然后慢慢连续加入乳化好的乳化液，并定时补加一定量的引发剂。,项目二 醋酸乙烯酯乳胶漆的制备,一、准备工作,纤维素（3万） 2g 聚醋酸乙烯酯乳液 100g 丙烯酸钠盐 6g AMP95有机胺（用于调节PH值） 液体石蜡 1.5g 去离子水 263g 润湿剂OP10 1g 丙二醇 25g 钛白粉 40或50g 十二醇酯 4.5g 滑石粉 110或150g 碳酸钙 280或400g,组分分析,纤维素,纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占4050%，还有1030%的半纤维素和2030%的木质素。,鉴别 纤维素燃烧无味，生成黑烟，用此法可鉴别人造丝和真丝（蛋白质，燃烧有烧焦羽毛气味）。 特点： 纤维素柔顺性很差，是刚性的，因为（1）它分子有极性，分子链之间相互作用力很强；（2）纤维素中的六元吡喃环结构致使内旋转困难；（3）其分子内和分子间都能形成氢键特别是分子内氢键致使糖苷键不能旋转从而使其刚性大大增加。,丙烯酸钠,理化特性：白色超细粉末，比重：0.3。溶解于水，溶液纯清透明。 产品质量： 溶 点：300 纯 度：98% 水 分：0.5% 游离碱：0.4% 挥发份：0.05% 其 它：0.05%,用途： 作为分散剂，也可用于涂料的辅料。丙烯酸钠 用途与合成方法聚丙烯酸钠是一类聚阴离子的高分子电介质。聚丙烯酸钠包括水溶性的和水溶胀性两大类，水溶胀性的聚丙烯酸钠属高吸水性树脂的范畴。,另一类水溶性的聚丙烯酸钠则由于其不同的分子量而具有各种不同的性能被广泛地应用于食品、饲料、纺织、造纸、水处理、石油化工、农林园艺、生理卫生等领域。聚丙烯酸钠大多以丙烯酸为原料经氢氧化钠中和后聚合得到，还可用其它单体与丙烯酸钠进行共聚，对聚丙烯酸钠的性能进行改性，合成具有特殊性能的聚丙烯酸钠共聚物。,液体石蜡,别名：白油、石蜡油、白色油、paraffin oil、矿物油 液体石蜡是从原油分馏所得到的无色无味的混合物。它可以分成轻质矿物油及一般矿物油两种，而轻质矿物油的比重及黏稠度较低。,主要成分为C16-C20正构烷烃。 不溶于水、甘油、冷乙醇。溶于苯、乙醚、氯仿、二硫化碳、热乙醇。,液体石蜡 - 作用,可用作软膏、搽剂和化妆品的基质。 (1)由于矿物油具有低致敏性及不错的封闭性，有阻隔皮肤的水分蒸发的作用，所以常在婴儿油、乳液或乳霜中等护肤品种常被当作顺滑保湿剂来使用。,(2)因为它具有良好的油溶性质，所以也会在出现在卸妆油或卸妆乳中当做卸妆之用。 (3)因为它在肠内不被消化，吸收极少，对肠壁和粪便起润滑作用，且能阻止肠内水分吸收，软化大便，使之易于排出，被用作泻药。口服每次1530ml，睡前服。,钛白粉,学名为二氧化钛颜料,分子式为TiO2，相对分子质量79.90 用途：白色颜料以及口香糖主要增白剂等用途。 二氧化钛的化学性质极为稳定，是一种偏酸性的两性氧化物。,常温下几乎不与其他元素和化合物反应，对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用，不溶于水、脂肪，也不溶于稀酸及无机酸、碱，只溶于氢氟酸。但在光作用下，钛白粉可发生连续的氧化还原反应，具有光化学活性。 这一种光化学活性，在紫外线照射下锐钛型钛白粉尤为明显，这一性质使钛白粉即使某些无机化合物的光敏氧化催化剂，又是某些有机化合物光敏还原催化剂。,滑石粉,滑石粉白色或类白色、微细、无砂性的粉末，手摸有油腻感。无臭，无味。本品在水、稀矿酸或稀氢氧化碱溶液中均不溶解。可作药用。,滑石主要成分是滑石含水的硅酸镁，分子式为Mg3Si4O10(OH)2。滑石属单斜晶系。晶体呈假六方或菱形的片状，偶见。通常成致密的块状、叶片状 、放射状、纤维状集合体。无色透明或白色，但因含少量的杂质而呈现浅绿、浅黄、浅棕甚至浅红色,分类：,化工级滑石粉 陶瓷级滑石粉 化妆品级滑石粉 医药、食品级滑石粉 造纸级滑石粉 水镁石粉,化工级滑石粉 用途：用于橡胶、塑料、油漆、等化工行业作为强化改质填充剂。特点：增加产品行状的稳定，增加张力强度，剪切强度，绕曲强度，压力强度，降低变形，伸张率，热膨胀系数，白度高、粒度均匀分散性强等特点。,碳酸钙,碳酸钙是一种无机化合物，是石灰岩石（简称石灰石）和方解石的主要成分。 俗称：石灰石、石粉，是一种化合物，化学式是CaCO3，呈碱性，在水中几乎不溶，在乙醇中不溶，在含季铵盐或二氧化碳的水中微溶。,丙二醇,丙二醇是不饱和聚酯、环氧树脂、聚氨酯树脂的的重要原料，这方面的用量约占丙二醇总消费量的45%左右，这种不饱和聚酯大量用于表面涂料和增强塑料。丙二醇的粘性和吸湿性好，并且无毒，因而在食品、医药和化妆品工业中广泛用作吸湿剂、抗冻剂、润滑剂和溶剂。,在食品工业中，丙二醇和脂肪酸反应生成丙二醇脂肪酸酯，主要用作食品乳化剂；丙二醇是调味品和色素的优良溶剂。丙二醇在医药工业中常用作制造各类软膏、油膏的溶剂、软化剂和赋形剂等，由于丙二醇与各类香料具有较好互溶性，因而也用作化妆品的溶剂和软化剂等等。,十二醇酯,成膜助剂又名十二酯醇，该产品属于全环保型成膜助剂，使用于各种乳液及粘合剂中，降低成膜温度，改善成膜性能,该产品沸点高，环保性能优越，混溶性好，挥发度低，容易被乳胶粒子吸收，能形成优异的连续涂膜。是用于乳胶漆中性能优异的成膜物质，可极大的改善乳胶漆的成膜性能，不仅对纯丙、苯丙、醋丙乳液有效，对醋酸乙烯乳液同样有效。除了可明显降低乳胶漆的最低成膜温度外，还可以改善乳胶漆的聚结性、耐候性耐、擦洗性及展色性，使漆膜同时具有良好的储存稳定性。,AMP95,AMP能改善涂料的耐擦洗性、遮盖力、粘度稳定性以及展色性等等。 C:UserssonyDesktop新建 Microsoft Word 文档.doc,2、仪器 高速均质分散机、搪瓷或塑料杯、调漆刀、漆刷、水泥石棉样板、刮板细度计、斯托默粘度计、反射率测定仪。 3、药品 纤维素（3万）、碳酸钙、丙烯酸钠盐、丙二醇、液体石蜡、十二醇酯、润湿剂OP10、聚醋酸乙烯酯乳液、钛白粉、AMP95有机胺（用于调节PH值）、滑石粉、去离子水。,二、操作步骤,1、分散助剂 启动分散机，在中速搅拌下，依次加入去离子水、纤维素（3万）、丙烯酸钠盐、液体石蜡、润滑剂OP10，调节PH值至78之间（用AMP95有机胺），纤维素溶解必须完全。,2、分散填料 缓慢加入钛白粉、滑