乳液聚合习题及答案

1、乳液聚合习题1 什么是乳液聚合乳液聚合的特点是在用水或其他液体作介质的乳液中， 按胶束机理或低聚物机理生成彼此孤立的乳胶粒， 并在其中进行自由基加成聚合或离子加成聚合来生产高聚物的一种聚合方法。 优点： 1 反应热易排出 2 具有高的反应速率和高的分子量3 水作介质，安全、价廉、环保缺点 1 需经一系列后处理工序，才能得到聚合物 2 具有多变性3 设备利用率低。2 什么是增溶现象乳化作用及搀合作用分别是什么 在水中溶解度很小的某些油类和烃类，加入少量乳化剂后，其溶解度显著增大的现象，称作增溶现象。3 什么是临界胶束浓度（ CMC） 临界胶束浓度: 乳化剂能形成胶束的最低浓度或表面活性剂分子形成

2、胶束时的最低浓度叫临界胶束浓度（简称CMC, CM鼐小，越易形成胶束，乳化能力越强。4解释乳液聚合体系的物理模型分散阶段（加引发剂前）、阶段I （乳胶粒生成阶段）、阶段n （乳胶粒长大阶段）、阶段出（聚合完成阶段）5 乳液聚中，分散阶段单体和乳化剂的去向乳化剂（三种形式） ：单分子（水相） 、胶束、被 吸附在单体珠滴表面单体（三个去向） ：单体珠滴、单分子（水相） 、被增溶在胶束中6乳液聚合的阶段I ,乳胶粒形成阶段，乳化剂的去向乳化剂（四个去处/形式）：单分子（水 相） 、胶束、被吸附在单体珠滴表面、吸附在乳胶粒表面上单体（三个去向） ：单体珠滴、单分子（水相） 、被增溶在胶束和乳胶粒7 乳

3、液聚合三个阶段的特征8 什么是凝胶效应玻璃化效应产生原因友增多。 在阶段 3 随着转化率的提高反应区乳胶粒中单体浓度越来越低， 反应速率本来应该下降， 但是恰恰相反， 在反反应速率不仅不下降，反而随转化率的增加而大大地加速。这种现象凝胶效应。阶段 3 后期，当转化率增至某一值时，转化速率突然降低至零，这种现象叫作玻璃化效应。因为在阶段111 乳胶粒中聚合物浓度随转化率增大而增大， 单体一聚合物体系的玻璃化温度Tg 也随之提高。当转化率增大到某一定值时，就使得玻璃化温度刚好等于反应温度。此时在乳胶粒中，不仅活性分子链被固结，而且单体也被固结。使链增长速率常数Kp 急剧地降低至零，故使链增长速率也

4、急剧地降低至零。9 Smith-Ewart关于阶段I动力学理论的假定五个假定：阶段I开始时，向体系中投入的乳化剂全部形成胶束，忽略在单体珠滴表面上吸附的以及在水中溶解的乳化剂；进入阶段I以后，乳化剂完全在胶束和乳胶粒之间进行分配不管在胶束中还是在乳胶粒上，单位质量同种乳化剂的覆盖 面积相等；在阶段I,乳胶粒中聚合物与单体的比例不变；在阶段I ,每一个乳胶粒中聚合反应速率相等。10 Smith-Ewart关于阶段I动力学理论的两种极端情况乳胶粒数上线方程：假定所有的自由基全部被胶束捕获而不进入乳胶粒， 即所生成的自由基全部应用于形成新的乳胶粒。 这样5=0.53(2)%(/$)%自由基生成速率将

5、刚好等于新生成乳胶粒速率是一样的。jiJA； = 0.37|，j第二种极端情况时假定： 不管粒子大小如何，单位表面积上单位时间内捕获自由基的能力都12 Gardon对阶段I动力学理论研究的假定11 Smith-Ewart 关于阶段I反应速率的理论Garden在建立他的乳液聚合数学槿型时作了如下几点假收， 1)相对于聚合反应速率来说小【发剂分解速率很低,引发剂浓度 和自由茎生成速窣均可看柞常数i(2)自由基由水相到胶束及乳胶粒的吸收过程是不E逆的.自由基 由胶束和乳皎制同水相解吸速率为手.(3)相对于总的乳化剂港度来说，临界胶束浓度及被吸附在单体珠 滴表面上的乳化剂盘均很小,可以忽略，(4)单体

6、蛛清仅作为单体的“仓库”，它的作用是在阶段I及阶段I 维持单阵在水相中的饱和激度.并补充乳胶粒中由于聚合反应对单体 的梢帏,忽略在单体珠滴中少鼠的引发奈合】(5)只要有单体珠滴存在，在乳胶粒中的单萍和聚合物的比例不 变，且此比例也不随乳胶粒尺寸而变化.13自由基吸收速率和乳胶粒的表面积的关系每个粒子由水相吸收自由基的速率正比于其表 面积14胶束成核的微分方程活乳胶粒的体积增长速率K物理意义：表明一个活乳胶粒的体积增长速率。15阶段I的持续时间及最终乳胶粒数16阶段I时间与转化率关系17 Gardon关于阶段I动力学理论相关内容有哪些18经典理论中，对含I个自由基的乳胶粒数的递推方程19乳液聚合

7、的阶段n,Smith-Ewart关于含I个自由基的乳胶粒疏的平衡式20 Smith-Ewart 在阶段n动力学研究中提出的三种极限情况平均一个乳胶粒中的自由基数远小于1 (远大于1),自由基数等于21阶段n动力学理论研究中，Gardon认为j m为常数的条件m值维持常数的先决条件：1在乳液系统中必须有足够量的单体存在，以使水相达饱和溶 解，使颗粒相达溶胀平衡；2单体由水相-乳胶粒中的扩散速度应当比在乳胶粒中由于聚合 反应而消耗单体的速度快得多。22阶段出中存在的两种现象、两种效应是什么 1 乳胶粒的体积也将随转化率的增大收缩。2 乳胶粒的体积先随转化率增大而有所增大；再随转化率的增大而收缩。1

8、、 Trommsdorff 效应，又叫凝胶效应：2、 2 玻璃化效应23 什么是核壳乳胶粒结构24 乳化剂的分为哪几类阴离子型、阳离子型、非离子型和两性乳化剂25 在乳液聚合方法中，乳化剂所起的作用是什么一 降低表面张力二 降低界面张力三乳化作用 （单体珠滴）四 分散作用五 增溶作用六导致按胶束机理生成乳胶粒七发泡作用乳化剂的基本特征参数1 临界胶束浓度 CMC2 胶束的形状、大小及荷电分率3 增溶度4 HLB 值5 浊点6 三相点7 转相点8 一个乳胶粒分子在乳胶粒少年上的覆盖面积as26 什么是乳化作用和分散作用27 什么是临界胶束浓度有哪几种测定方法原理如何常用四种方法：电导法、表面张力

9、法、 染料法和光散射28 界面张力与表面张力是如何降低的29 用覆盖面积法选择乳化剂，试分别就离子型和非粒离子型加以解释。 离子型乳化剂，as J ；非离子乳化剂， as T30在乳液聚合体系中，影响CMM因素有哪些1乳化剂分子结构的影响疏水基越大，则 CMC直越小。煌基上带有不饱和键时，CMC直增大。 在烧链上带有极性基团时，乳化剂的CMC直显著增大 烧链上的氢原子被氟原子取代后，其CMC直将大大降低。亲水基团越靠近煌链的中部其CMC直越大。亲水基团对CMC直的影响符合以下规律。离子型乳化剂的亲水基团种类对CMC直影响较小。两性型乳化剂与具有相同疏水基团的离子型乳化剂的CMC值相近。离子型乳

10、化剂远比非离子型乳化剂的CMC值大。对于亲水基团为聚氧化乙烯的非离子型乳化剂来说，亲水基团的链长对CMC直并没有太大的影响。 2 电解质的影响 31 什么是集聚数电荷分率聚集数：是指平均每个胶束中的乳化剂离子或分子数。聚集数越 大则胶束越大。 荷电分率： 是指胶束的有效电荷在胶束上乳化剂离子的带电总和中所占的分 数。32 影响胶束形状、大小的因素有哪些T 超响凝天而宙丽素息掘制丽花学历内厂能印有直奔面,在轨化剂同系物中前水茁燃链意氏并.其量集效愈大*力在高子赞乳化瓶分子中，反号离子的半楼大者,其聚集数意 荷电分季亦费大.（的对非薄子型乳化剂来说梆基愈大若，其鬣黑数愈小.，2 影响胶束大小的另一

11、个因素是电解质浓度，当电解质浓度大时，其聚集数及荷电分率亦大。33为什么乳化剂疏水基团燃链上的氢原子全部被氟原子取代后，临界胶束浓度反而下降34为什么说亲水基团的位子越靠近煌链中部，其CMC直越大35增溶度的概念及其测定方法36表面活性、表面活性物质、表面活性剂、乳化剂1 .阴离子表面活性剂乳化能力比氧离子和两性的表面活性剂强（）2 .乳液聚合时速度快，分子量高 ，是因为聚合过程中产生凝胶效应使聚合速度加快，自由基 寿命延长，分子量也就增大。（）3 .典型的乳液聚合，配方中使用的乳化剂用量要大于其临界胶束浓度。（）4 .乳液聚合与其它聚合实施方法相比最突出的优点是（）5 .乳液聚合第二阶段的存

12、在的粒子是乳胶粒增溶胶束以及单体液滴三种微粒（）大的表面活性剂适用于水包油的乳液聚合体系（）第4章引发剂1乳液聚合体系的引发剂分类引发剂的分类：热分解引发剂和氧化还原引发剂。2乳液聚合体系中热分解引发剂主要是什么乳液聚合中，用作热分解引发剂的大多是K2s2O湃 口（NH4）2S2O&3过硫酸盐在水介质中分解时，其浓度、PH值、温度及离子强度对其分解速率的影响得到pH> 3时，pH对K的影响不大；pH<3时，K值随pH的降低而急剧增大4单体、乳化剂乳胶粒等对过硫酸盐分解速率的影响单体存在导致过硫酸盐热分解反应加速。不同单体、不同浓度使分解速度提高的幅度不同。 并且单体存在导致

13、过硫酸盐分解反应 具有两个阶段；阶段 2比阶段1的分解速率低。乳化剂可显著加速过硫酸盐热分解反应：乳化剂> CMC寸，其热分解速率与乳化剂浓度无关；乳化剂< CMC寸，其热分解速率随乳化剂浓度T而T乳胶粒存在会加快过硫酸盐热分解反应速率。但是不同种类的聚合物乳胶粒的促进作用大小是不同的.5过硫酸根离子引发机理中，其初始自由基、自由基进入胶束和乳胶粒的机理6过硫酸盐浓度对聚合速率的影响1聚合速率与引发剂浓度的次方成正比；2若反应中Np为恒值，聚合速率与引发剂浓度无关7工业上最常用的氧化剂过氧化氢、有机过氧化氢、过硫酸盐8 过硫酸盐硫醇氧化还原引发体系主要用于St-Bd 乳液聚合， 硫

14、醇促进作用与其浓度的关系S酉I低时，随浓度T,聚合反应速率T；但浓度达一定值后，聚合反应速率不再变化；9 过硫酸盐亚硫酸氢盐氧化还原引发体系工业上用于丙烯腈、丙烯酸酯等单体乳液聚合。其大分子链末端主要为磺酸根基团。10 氯酸盐亚硫酸氢盐氧化还原引发体系，是氯乙烯乳液聚合很重要的引发剂。11过氧化氢-亚铁盐氧化还原引发体系，用作MM破丙烯睛乳液聚合的引发剂，其中铁离子具有引发和终止双重作用。12 有机过氧化氢亚铁盐氧化还原引发体系，广泛用于生产低温丁苯橡胶、丁腈橡胶等的引发剂。该引发体系存在三个问题所采取的措施13 有机过氧化氢亚铁盐氧化还原引发体系中，影响有机过氧化氢引发效率的因素答： 1 有

15、机过氧化氢分子结构的影响； 2 有机过氧化氢与铁盐摩尔比的影响； 3 引发剂浓度的影响； 4 有机过氧化氢在水相及烃相中分配的影响。14 有机过氧化氢亚铁盐氧化还原引发体系中，助还原剂有哪些难溶亚铁盐有哪些最常用的铁离子络合剂是什么15 有机过氧化氢聚胺引发体系中，具有活性的聚胺必须具备什么条件16 引发剂的选择原则是什么答： 第一，根据聚合方法选择一定溶解性能引发剂；第二， 根据聚合操作方式和反应温度条件选择适当分解速度引发剂； 第三， 根据引发剂的分解速率常数； 第四， 根据分解活化能；第五，根据引发剂的半衰期；第五章 单体 第六章 调节剂17乳液聚合体系中，调节剂起作用需经历哪几个步骤

16、调节剂分子由单体珠滴内部扩散到外表面上； 由单体珠滴外表面扩散进入水相主体； 由水相主体扩散到乳胶粒表面上； 由乳胶粒表面扩散进入乳胶粒内部； 在乳胶粒内部和大分子自由基发生链转移反应。18在乳液聚合中，对分散介质的主要技术要求为1 必须能够溶解乳化剂和引发剂；2 应当能使被溶解的乳化剂分子聚集在一起形成胶束，且能够使所加入的大部分乳化剂以胶束的形式存在；3 应当不溶或仅能微溶单体；4 对自由基聚合反应不起阻聚作用；5 粘度要低，以利传热和传质；6 应当能够保证在很宽的温度和压力范围内进行聚合反应。19乳液聚合中，一个理想的终止剂必须具备的条件仅加入少量终止剂就可以使聚合反应停止；在后续处理过

17、程中，终止剂仍然起作用；不应当影响乳液的稳定性；不应该对聚合物的化学性质有不良影响；被终止的聚合物乳液出料后，终止剂应当很容易从反应器中除净;不应当引起聚合物变色；应当便宜，易得，没有危险；为了便于处理起见， 所用的终止剂应当易溶于水中， 并且能够以水溶液的形式长期储存；适用性广，同一单体采用不同的聚合方法时，所用终止剂均能满足以上要求。20 终止剂在乳液聚合体系中使如何起到终止作用的 大分子自由基可向终止剂进行链转移，生成没有引发活性的小分子自由基； 大分子自由基也可与终止剂发生共聚合反应， 生成带有终止剂末端的没有引发活性的大分子自由基； 以上两种自由基虽无引发活性， 但可与其他活性自由基

18、链发生双基终止反应，使链增长反应停止。 终止剂可以和引发剂或者引发体系中的一个或多个组分发生化学反应， 将引发剂破坏掉， 这样既可以使聚合反应过程停止， 也避免了在以后的处理和应用过程中聚合物性能发生变化。21 乳液聚合体系中，不可逆凝胶和胶溶现象及机理胶溶现象：不加电解质，采用非电解质引发剂和阴（阳）离子型乳化剂的乳液聚合体系，所得聚合物乳液为不可逆凝胶（体系完全不能流动） ，加入少量电解质 到体系中，不可逆凝胶就转变成可自由流动的乳液，这种现象叫作胶溶现象。机理： 一个乳胶粒看作一个很大的球形聚电解质大分子， 并吸附乳化剂； 乳化剂发生水化作用，形成很厚的水化层，并吸附很多反离子；乳胶粒数足够大时，不存在自由水相， 乳胶