乙酸乙烯酯的乳液聚合实验报告

1、【MeiWei_81 重点借鉴文档】 乙酸乙烯酯的乳液聚合实验报告 姓名：吉武良院系：化院 20 系学号： PB13206270 摘要：白乳胶是一种常见的粘合剂， 在日常生活中有着广泛的用途。 本实验采用 聚乙烯醇作为胶体稳定剂，乳化剂OP-10起到辅助作用，引发剂为过硫酸铵，通 过乳液聚合制备白乳胶。 了解乳液聚合的基本原理和乙酸乙烯酯的乳液聚合特点， 并掌握乳液聚合的实验技术。关键词： 乳液聚合乙酸乙烯酯胶束白乳胶Abstract ： ThewhitelateRadhesiveisacommonmaterialineverRdaRlife,whichhasawiderangeofuses

2、.PVAisusedinthiseRperimentasacolloidalstabilizer,emulsifierOP-10hasplaRedasupport ingroleandammoniumpersulfateisusedasinitiator,dibutRlphthalateisusedasaplasticizert hroughthepreparationofwhitelateRemulsion.TheobjectiveistostudRthebasicprincipleso femulsionpolRmerizationandanalRzethecharacteristicso

3、femulsionpolRmerizationofeth Rlacetate,andfurtherpolRmerizationoftheeRperimentaltechniqueneedstomaster.KeRwords： EmulsionpolRmerizationVinRlacetateEmulsifierWhitelateR一、 引言1、 乳液聚合乳液聚合是指借助乳化剂的作用， 在机械搅拌或振荡下， 单体在水中形成乳液而进行的聚 合.乳液聚合反应产物为胶乳，可直接应用，也可以把胶乳破坏，经洗涤、干燥等后处理工 序，得粉状或针状聚合物。乳液聚合可以在较高的反应速度下，获得较高分子量的聚合

4、物， 物料的粘度低， 易于传热和混合，生产容易控制， 残留单体容易除去。 乳液聚合的缺点是聚 合过程中加入的乳化剂等影响制品性能。 为得到固体聚合物， 耗用经过凝聚、分离、洗涤等 工艺过程。反应器的生产能力比本体聚合法低。根据聚合反应速率、 及体系中单体液滴、 乳胶粒、 胶束数量的变化情况，可将乳液聚合 分为三个阶段。 第一阶段称乳胶粒形成期，或成核期、加速期：从聚合开始直至胶束消失随 着胶粒数目不断增加， 聚合反应速率增加。 第二阶段称粒子成长期： 从胶束消失开始到单体 液滴消失。 该阶段乳胶粒数目保持恒定， 聚合速率不变。 第三阶段称降速期：从单体液滴消 失开始到聚合结束。反应完成后，最重

5、获得聚合物粒子为球形，粒径一般为50-1000nm 。2、 白乳胶白乳胶是目前用途最广、 用量最大的粘合剂品种之一。 它是以水为分散介质进行乳液聚合 而得，是一种水性环保胶。 由于具有成膜性好、 粘结强度高， 固化速度快、 耐稀酸稀碱性好、 使用方便、 价格便宜、 不含有机溶剂等特点， 被广泛应用于木材、 家具、 装修、 印刷、 纺织、O nKll. S O II(J(M CK1I-(OK H：1 -CH. CM. + HAPSn H2C=QHOCOCH3二、实验部分1、试剂CHOCOCH3【MeiWei 81重点借鉴文档】皮革、造纸等行业，已成为人们熟悉的一种粘合剂。3、乳化剂孚L化剂分子具

6、有两亲性的化学结构，分子两端分别是亲水基和疏水基，能使油（单体）均匀、稳定地分散在水中而不分层。 乳化剂溶液浓度达到一定值时，孚L化剂分子开始形成胶束， 该浓度称为临界胶束浓度，此时溶液的许多物理性能都有突变。大多数乳液聚合反应体系中， 乳化剂的浓度为 2%3%，超过CMC值得13个数量级。乳化剂能够降低界面张力，使单 体容易发散成小液滴， 在微粒表面形成保护层， 阻止微粒凝聚；大量胶束的存在还可以增溶 单体。常见的乳化剂可分为阴离子型、阳离子型和非离子型。本实验的反应历程为：CJoIfKILO$ 3 + fl L CHHo W UI-KiJj yii 寸业一白I hoc/琏终止CH CH总反

7、应式:表一主要试剂及用量U汽邻苯二甲酸时必须控制高的温度会【MeiWei 81重点借鉴文档】试剂名称试剂简称用量物质的量作用聚乙烯醇PVA3.0g胶体稳定剂辛基酚聚氧乙烯(10)醚OP-100.5mL辅助乳化剂乙酸乙烯酯VAC30.0mL0.400mol单体过硫酸铵APS3+1mL0.140mmol引发剂邻苯二甲酸二丁酯DBP1.3ml+3ml0.023mol增塑剂2、仪器：机械搅拌器，回流冷凝器，温度计，三口瓶，滴液漏斗。图一乳液聚合反应装置3、实验步骤乙酸乙烯酯的乳液聚合称取4.058gPVA加入三口瓶中，加入40ml水溶胀20min，开启机械搅拌器，加热至95 C 左右至其完全溶解，降温

8、至65 C左右。向三口瓶中依次加入乳化剂0.5mlOP-10, 6ml乙酸乙烯酯，2mL邻苯二甲酸二丁酯。统一配置过硫酸铵溶液，将0.320g过硫酸铵溶于50ml水中，取出3ml溶液加入三口瓶。在恒压滴液漏斗中加入 31ml乙酸乙烯酯，缓慢滴加大约在 50-60min内滴完，期间温度控制在 66C 68C之间。滴加完后，温度稳定回流后，再加入2ml过硫酸铵溶液，保持温度至三口瓶内无回流产生；再加热升温至有回流产生，回流约1.5h-2h。冷却至室温，加入4ml二丁酯，倒出产物。4、注意事项1、在制备乳液和滴加单体温度在66 C 68C,过导 致 破 乳(de-emulsification )。2

9、、如果反应时间过长，单体长时间不聚合，可以适当增加引发剂的量。3、 实验的终点可以用“爬竿”现象来判断，也可以取少量的反应液，如果有拔丝现象出现，说明体系粘度已经足够，可以停止反应。4、开始时聚乙烯醇需彻底溶解。三、实验现象1、加入的聚乙烯醇为白色晶体，加热溶解的过程中，慢慢溶胀，一开始形成小颗粒的无色胶状物，溶液开始变稠；继续加热，胶状物溶解。2、开始溶液浑浊，且有黑色杂质；加入乳化剂后，溶液逐渐变为乳白色乳液，随着乙酸乙【MeiWei_81 重点借鉴文档】烯酯的加入，液体逐渐变白，粘度变大，这表明了单体的聚合；滴加时间约为50min ，回流温度67 C,回流约为1.5h。回流56min后，

10、溶液变得很粘稠，回流速度逐渐减慢， 最终无回流。3、升温时温度控制在 68C左右，持续时间约为2h,体系粘度明显增大。 加入4ml邻苯二甲 酸二丁酯后，得到白色乳胶状终产物，但是没有拔丝，并且有颗粒状白色固体，烧瓶壁 及底部有大块胶装白色固体。四、 结果与讨论1、 实验结果实验最终没有获得白色乳胶状产物， 而是乳状物中混有大量比较小的颗粒状的白色 固体，以及几块比较大的白色胶状固体。可见，实验没有获得理想的白乳胶，变成了白 乳胶和“固体胶”的混合物。2、 结果分析(1) 单体加入三口瓶后，三口瓶中的溶液立即由无色透明变为白色浑浊。因为乙酸乙烯酯在水中的溶解度很小， 在大量乳化剂存在的情况下，

11、搅拌后单体在体系中形成单体 液滴，乳化剂形成大量胶束，单体增溶在胶束中形成增溶胶束，体系为0/W乳液。过硫酸盐为水相引发剂， 热分解产生的硫酸根自由基和铵根离子都在水相中。 引发剂分 两次加入反应液，防止反应体系中自由基浓度过大使聚合物分子量减小。(2) 乙酸乙烯酯分解产生的乙酸，导致溶液pH值变化，可能破坏乳液，干扰聚合，而本实验过程中没有调节 pH值，可能有一定的影响。(3) 加入单体的方式为缓慢滴加，但是在实验时我没有控制好滴加速率，导致大概在20分钟时就滴加完了单体。 从结果来分析， 单体加入过快， 导致了爆聚的发生，最后产 物里的块状固体说明了这一点。 最佳聚合应该是在引发剂分解产生

12、自由基后，单体缓慢加入并均匀聚合形成乳状体系。3、 结论乙酸乙烯酯的乳液聚合在实验室中方便可行。当反应体系的纯度较高时， 乳液稳定， 可以在相对较短的时间内得到质量较好的乳胶产物。反应时要注意控制温度。 乳胶产物可以直接用来粘接木板、纸片等。五、思考题1 、以过硫酸盐作为引发剂进行乳液聚合时，为什么要控制乳液的pH 值？如何控制？答：过硫酸盐易于分解生成硫酸导致体系 pH 过低而破坏乳液，可加入碳酸氢钠或氨水等调 节 pH 。2(NH4)2S2O8+2H2O=2(NH 4)2SO4+2H2SO4+O22、乙酸乙烯酯的乳液聚合与理想的乳液聚合有哪些不同？ 答：乙酸乙烯酯在水中溶解度很高，而且容易

13、水解，产生乙酸干扰聚合，具有一定特殊性。【MeiWei_81 重点借鉴文档】另外， 乙酸乙烯酯的自由基比其他的自由基要活泼得多， 链转移反应更加显著， 因次反应中 加入聚乙烯醇为胶体稳定剂。3、查阅资料，了解非离子型乳化剂的种类及其分子结构。 答：非离子表面乳化剂按亲水基团分类，有聚氧乙烯型和多元醇型两类：（1）聚氧乙烯型：这种类型的乳化剂又称聚乙二醇型，是环氧乙烷与含有活泼氢的化合物 进行加成反应的产物；（2）多元醇型：多元醇型非离子乳化剂是乙二醇、甘油季戊四醇、失水山梨醇和蔗糖等含 有多个羟基的有机物与高级脂肪酸形成的酯。 其分子中的亲水基是羟基， 由于羟基亲水性弱， 所以多做乳化剂使用。4、为什么本实验使用聚乙烯醇作为表面活性物质？使用离子型乳化剂是否可行？为什么？ 答：聚乙烯醇时非离子型乳化剂。非离子型乳化剂适用于要求在很宽的 pH 值条件下进行， 或用在某些对电性无要求或要求中性的乳液聚合过程中。 大多数非离子型乳化剂系由环氧乙 烷与带有活泼氢的化合物加酚、 醇、 羧酸、 胺及酰胺等反应而制得。 这种乳化剂可以很方便 地调节分子中亲水基和亲油基的比例，以满足不同的需要。本实验中由于使用了过硫酸铵， 因此 pH 值比较低，使用离子型乳化剂可能会被破坏，从而起不到乳化的效果。所以不