聚合反應(yīng)工程(華東理工大學(xué))312自由基乳液聚合生產(chǎn)工藝(編輯修改稿)
2024-11-15 09:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 十二烷基硫酸鈉水溶液的物理性質(zhì)變化 3 乳液聚合物料體系及其影響因素 乳化劑在乳液聚合中副作用 乳化劑一般為親水性小分子化合物，殘留在乳液中使膠膜出現(xiàn)孔隙而不完整，因而造成耐水性、耐污性和光澤差。乳化劑易遷移和吸附在界面而影響涂膜的附著力和光澤，乳化劑有起泡性，因而制成的產(chǎn)品易產(chǎn)生泡沫。 無(wú)皂乳液聚合 ? 無(wú)皂乳液聚合 指不加乳化劑或加入微量乳化劑的乳液聚合過(guò)程。 反應(yīng)性乳化劑 采用水溶性單體共聚 采用反應(yīng)性表面活性劑 采用大分子乳化劑 可聚合乳化劑(Surfmers) 表面活性引發(fā)劑 表面活性鏈轉(zhuǎn)移劑 3 乳液聚合物料體系及其影響因素 ?引發(fā)劑 根據(jù)生成自由基的機(jī)理可將用于乳液聚合的引發(fā)劑分為二大類(lèi)： ? 熱分解引發(fā)劑； ? 氧化還原引發(fā)劑體系（低溫乳液聚合）； 熱分解引發(fā)劑包括無(wú)機(jī)的和有機(jī)的過(guò)氧化物 ， 水溶性較好的一般為無(wú)機(jī)過(guò)氧化物 。 如過(guò)硫酸鉀 K2S2O8和過(guò)硫酸銨 （ NH4） 2S2O8。 用的比較多的此類(lèi)引發(fā)劑是過(guò)磷酸鹽組成的氧化－還原體系 ，常用的還原劑有亞硫酸鹽 、 甲醛化亞硫酸氫鹽 、 硫代硫酸鹽 、 連二亞硫酸鹽 、 亞硝酸鹽和硫醇等 。 3 乳液聚合物料體系及其影響因素 ?分散介質(zhì) ? 水的純度 一般要求使用電阻率在 。 ? 水油比 乳液（溫度）穩(wěn)定性 —— 設(shè)備利用率 水的用量通常為單體的 60％～ 300％ 。 ? 低溫冷凍劑 最常用的抗冷凍劑有二類(lèi)：一類(lèi)是非電解質(zhì)冷凍劑 ， 如醇類(lèi)和二醇類(lèi)等；另一類(lèi)是電解質(zhì)冷凍劑 ， 如無(wú)機(jī)鹽 。 3 乳液聚合物料體系及其影響因素 ?乳液聚合的影響因素 乳化劑的影響（種類(lèi)和數(shù)量） ? 乳化劑的種類(lèi)不同 ， 其乳膠束穩(wěn)定機(jī)理 ， 臨界膠束濃度 CMC、 膠束大小及對(duì)單體的增容度亦各不相同 ， 從而會(huì)對(duì)乳膠粒的穩(wěn)定性 、直徑 、 聚合反應(yīng)速度和聚合物分子量產(chǎn)生不同的影響 。 ? 乳化劑的濃度對(duì)乳液聚合得到的分子量 有直接影響例如：乳化劑濃度越大 ， 膠束數(shù)目越多 ， 鏈終止的機(jī)會(huì)小 ， 鏈增長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng) ，故此時(shí)乳液聚合得到的分子量很大 。 乳液聚合的影響因素 操作方式的影響 各種操作的加料方式、加料次序和加料速度的不同，會(huì)很大程度地影響到乳液聚合產(chǎn)品的微觀性能（如：粒子的形態(tài)、粒徑及其分布、分子量及其分布、凝聚含量、支化度等）。從而導(dǎo)致乳液的宏觀物性（如：乳液粘度、增稠效果、膠膜的物理機(jī)械性能等）存在很大差異。 乳液聚合產(chǎn)品，丁苯橡膠、氯丁橡膠等用量較大的聚合物品種采用連續(xù)操作，而絕大多數(shù)都是采用單釜間歇操作或半間歇（或半連續(xù)）操作。 乳液聚合的影響因素 攪拌強(qiáng)度的影響 在乳液聚合中，攪拌的一個(gè)重要作用是把乳膠粒、（增溶）膠束、單體液滴等分散體分散，并有利于傳熱傳質(zhì)。 對(duì)于機(jī)械穩(wěn)定性差的乳化劑攪拌產(chǎn)生的高剪切會(huì)使乳液產(chǎn)生凝膠，甚至導(dǎo)致破乳。因此對(duì)乳液聚合來(lái)說(shuō)，攪拌在保證分散、傳熱、傳質(zhì)的情況下，攪拌強(qiáng)度不宜過(guò)高。 槳葉端速 240米 /分 乳液聚合的影響因素 溫度的影響 ? 乳液聚合和其它聚合方法進(jìn)行的自由基聚合有相似的一面，溫度升高將使聚合物的平均分子量降低。 ? 但是乳液聚合又有其特殊的情況：反應(yīng)溫度升高，使乳膠粒的數(shù)目增多，粒徑減小，從而導(dǎo)致聚合物平均分子量增加。 ? 實(shí)際的操作以上二種因素會(huì)同時(shí)存在，對(duì)聚合物平均分子量的影響要看以上二種因素競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。 ? 另外，當(dāng)溫度升高時(shí)，亦會(huì)導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性下降。 4 典型的乳液聚合生產(chǎn)工藝及設(shè)備 ? 合成橡膠：丁苯橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等 ? 合成樹(shù)脂：聚氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯及其共聚物、聚丙烯酸酯類(lèi)共聚物等 ? 粘結(jié)劑、涂料：白膠、乳膠漆等 ? 各種（紡織、造紙、建筑）助劑等 典型的乳液聚合 — 丁苯橡膠生產(chǎn) ?丁苯橡膠生產(chǎn)的工藝與設(shè)備 ? 丁苯橡膠是最早工業(yè)化的合成橡膠之一 ， 1933年德國(guó)首先用乙炔為原料制得丁苯橡膠 ， 商品名 BunaS。1942年美國(guó)以石油為原料生產(chǎn)丁苯橡膠 ， 商品名 GR－ S。 ? 丁苯橡膠的加工性能和物理性能接近天然橡膠，可以與天然橡膠混合使用作為制造輪胎及其它橡膠制品的原料，它是合成橡膠中產(chǎn)量最大的品種。丁苯橡膠是單體丁二烯和苯乙烯的共聚物，其中苯乙烯的含量在 20％～ 30％。 典型的乳液聚合 — 丁苯橡膠生產(chǎn) 乳液聚合法生產(chǎn)丁苯橡膠的物料體系 原料 規(guī)格 用量（％） 單體 丁二烯 純度＞ 99％ 72 苯乙烯 純度＞ ％ 28 反應(yīng)介質(zhì) 水 雜質(zhì)＜ 10mg/kg 200 分子量調(diào)節(jié)劑 叔十二硫醇 典型的乳液聚合 — 丁苯橡膠生產(chǎn) 乳液聚合法生產(chǎn)丁苯橡膠的乳化體系 : ? 乳化劑： 歧化松香酸鉀和脂肪酸鉀 （ 碳數(shù)為 16～ 18)； ? 助乳化劑（提高膠乳的穩(wěn)定性 ）：萘磺酸鈉
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