聚醋酸乙烯酯的制备.doc

聚醋酸乙烯酯的乳液聚合廉文丽芜湖职业技术学院轻化系 09高材班 90309204摘要本文采用常用的化学法，以非离子型乳化剂，分批加入引发剂和单体，制备稳定的聚醋酸乙烯酯乳液。并分析几个影响产品性能的重要因素。关键词: 聚醋酸乙烯酯 PVAc 乳液合成一、引言聚醋酸乙烯酯乳液是胶黏剂中仅次于酚醛树脂胶和酚醛树脂的大品种之一。其优异的性能，特别是对纤维材料和多孔材料的粘接性能极好，使其在木材加工、书籍装订、包装、纺织、建筑等工业部门及家庭用胶得到广泛应用1。二、实验部分1、实验原理：乳液聚合是以水为分散介质，单体在乳化剂的作用下分散，并使用水溶性的引发剂引发单体聚合的方法，所生成的聚合物以微细的粒子状分散在水中的乳液。 乳化剂的选择对稳定的乳液聚合十分重要，起到降低溶液表面张力，使单体容易分散成小液滴，并在乳胶粒表面形成保护层，防止乳胶粒凝聚。常见的乳化剂分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种，一般多使用离子型和非离子型配合使用。 市场上的“白乳胶”就是乳液聚合方法制备的聚醋酸乙烯酯乳液。乳液聚合通常在装备回流冷凝管的搅拌反应釜中进行（如图3-1所示）：加入乳化剂、引发剂水溶液和单体后，一边进行搅拌，一边加热便可制得乳液。乳液聚合温度一般控制在7090之间，pH值在26之间。由于醋酸乙烯酯聚合反应放热较大，反应温度上升显著，一次投料法要想获得高浓度的稳定乳液比较困难，故一般采用分批加入引发剂或者单体的方法。醋酸乙烯酯乳液 聚合机理与一般乳液聚合机理相似，但是由于醋酸乙烯酯在水中有较高的溶解度，而且容易水解，产生的乙酸会干扰聚合；同时，醋酸乙烯酯自由基十分活泼，链转移反应显著。因此，除了乳化剂，醋酸乙烯酯乳液生产中一般还加入聚乙烯醇来保护胶体。 醋酸乙烯酯也可以与其他单体共聚合制备性能更优异的聚合物乳液，如与氯乙烯单体共聚合可改善聚氯乙稀的可塑性或改良其溶解性；与丙烯酸共聚合可改善乳液的粘接性能和耐碱性。2、仪器和试剂机械搅拌器一套，球形冷凝管一个，250ml四口烧瓶一个、100ml滴液漏斗一个，恒温油浴一套，温度计一支，250ml烧杯一个，固定夹若干。50 mL小烧杯3个，小号培养皿一个。10mL, 100mL量筒各一个。醋酸乙烯酯、聚乙烯醇-1788、十二烷基磺酸钠、过硫酸胺、碳酸氢钠、 OP-10，邻苯二甲酸二丁酯，去离子水。广泛pH试纸、烘箱3、实验步骤乳液聚合方法1、实验装置如图3-1所示，准备试剂如表3-1所示乳液聚合是以水为分散介质，单体在乳化剂的作用下分散，并使用水溶性的引发剂引发单体聚合的方法，所生成的聚合物以微细的粒子状分散在水中的乳液。 乳化剂的选择对稳定的乳液聚合十分重要，起到降低溶液表面张力，使单体容易分散成小液滴，并在乳胶粒表面形成保护层，防止乳胶粒凝聚。常见的乳化剂分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种，一般多使用离子型和非离子型配合使用。 市场上的“白乳胶”就是乳液聚合方法制备的聚醋酸乙烯酯乳液。乳液聚合通常在装备回流冷凝管的搅拌反应釜中进行（如图3-1所示）：加入乳化剂、引发剂水溶液和单体后，一边进行搅拌，一边加热便可制得乳液。乳液聚合温度一般控制在7090之间，pH值在26之间。由于醋酸乙烯酯聚合反应放热较大，反应温度上升显著，一次投料法要想获得高浓度的稳定乳液比较困难，故一般采用分批加入引发剂或者单体的方法。醋酸乙烯酯乳液 聚合机理与一般乳液聚合机理相似，但是由于醋酸乙烯酯在水中有较高的溶解度，而且容易水解，产生的乙酸会干扰聚合；同时，醋酸乙烯酯自由基十分活泼，链转移反应显著。因此，除了乳化剂，醋酸乙烯酯乳液生产中一般还加入聚乙烯醇来保护胶体。 醋酸乙烯酯也可以与其他单体共聚合制备性能更优异的聚合物乳液，如与氯乙烯单体共聚合可改善聚氯乙稀的可塑性或改良其溶解性；与丙烯酸共聚合可改善乳液的粘接性能和耐碱性。2、首先在四口烧瓶内加入去离子水90ml、聚乙烯醇5克，开启搅拌，油浴将溶液加热至90使其溶解。在小烧瓶中用5mL水溶解1g OP-10。在第二个小烧杯中用5mL溶解1g 过硫酸铵。在第三个烧杯用5mL水溶解0.26克碳酸氢钠。3、溶液降温至70，停止搅拌，加入十二烷基磺酸钠1克，开启搅拌，再加入20ml醋酸乙烯酯，5mL 的OP-10和2.5mL的过硫酸铵溶液，开始反应。4、控制溶液温度在6870，30分钟后再加入剩余的2.5mL的过硫酸铵溶液，并用滴液漏斗开始缓慢滴加40ml醋酸乙烯酯，于两个小时内加完。5、滴加完毕后继续搅拌，保温反应0.5小时；冷却至50后加入5mL碳酸氢钠溶液和5mL的邻苯二甲酸二丁酯。撤除恒温浴槽，继续搅拌冷却至室温。4.、乳液的物性测试1、 pH值测定：以pH试纸测定乳液pH值；2、 固含量测定：在培养皿（预先称重m0）中倒入2克左右的乳液并准确记录（m1），与105烘箱内烘烤2小时，称量并计算干燥后的重量（m2），测其固体百分含量：3、粘度测试：以NDJ79型旋转式粘度计测试乳液粘度。选用1号转子，测试温度25。5、结果与讨论本实验制得的产品达到预期目标，但粘度较大转化率较低。原因在于实验时间的压缩降低了转化率。影响最终产品质量的因素较多，主要有总结以下因素：41、乳化剂对于不同浓度的VAc乳液聚合，聚合速率与乳化剂总量有关。由乳化剂构成的胶束是乳胶粒子的主要来源，乳化剂用量增大，胶液中的乳胶胶束和乳胶粒子增多，所生成的乳胶粒子数目增多，增容作用也就越显著，从而能更有效地从水相中吸收自由基加快聚合速率。2、引发剂对于不同浓度的引发剂，其引发速率是不同的。引发剂用量越大反应速率越快。这是由于增加了引发剂的用量，在水相中就会生成更多的自由基，一方面会导致自由基在水相中的扩散速度加快，在胶束中引发聚合，单体转化率增大并生成更多的大分子链，从而加大了乳胶粒子的体积，另一方面会导致水相中成核速率增大，这两方面都会使聚合速率增大。3、温度温度是对本实验影响比较明显的一个因素，特别在初始反应阶段，温度高乳液粘度大，反之下降5。这是由于活化反应是吸热反应所以反应温度的提高，有利于活性基团的形成，接枝率提高，粘度增高。但为了能控制反应，保证聚合反应热的及时排除，产物的高分子量和低粘度，反应温度必须保持在70-80之间。4、搅拌速度在聚合过程中搅拌主要是是反应物混合均匀，并导出反应热，如果搅拌速率太慢反应速率将减慢，热量将无法及时排出，不利于反应得进行，搅拌速率太快，可能造成溶液飞溅，破乳。所以在本实验中保持搅拌速度在200r/min左右，反映结束阶段搅拌速度可以适当减低。三、结论综上所述，选择适当的乳化剂、引发剂、温度、搅拌速度等因素对制备高质量产品是十分必要的。由于本实验的时间限制制得的产品分子量较小，但粘度较大是因为初期加热过快引起的。参考文献1潘祖仁.高分子化学M. 4版. 北京： 化学工业出版社，2007.4：143-1462、肖孝辉， 刘俊华， 杜敬星 改性聚醋酸乙烯酪乳液涂料的研究 J 化工技术与开发，2 0 0 2 ，3 1 ( 3 ) ： 1 5 1 63、高炜斌，工