丙烯酸酯微乳液研究(自動保存)(已改無錯字)
2022-07-26 09:46:13 本頁面
【正文】 %。100mL水的流速時間10s）實(shí)驗(yàn)藥品體積mL時間s第七組20由上表數(shù)據(jù)：參照為100mL水的流速時間10s，說明該丙烯酸酯微乳液粘度稍大于水。 丙烯酸酯單體的選擇 丙烯酸與甲基丙烯酸系單體是一類非常重要的乳液聚合單體，因其乳液聚合物和共聚物具有優(yōu)良的力學(xué)性能、成膜性、耐候性、耐老化性、透明性、耐水性、抗污性等性能，且其原料成本適中，所以丙烯酸酯系聚合物及共聚物乳液在涂料、粘合劑、紙品加工、紡織、抗沖改性劑、醫(yī)用高分子、納M材料等許多技術(shù)領(lǐng)域里得到了廣泛的推廣應(yīng)用，成為一類發(fā)展勢頭迅猛的不可缺少的材料。本實(shí)驗(yàn)選用苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯作為單體，其質(zhì)量比為1：1：1：1。引發(fā)劑是乳液聚合中最重要的組分之一，引發(fā)劑的種類和用量會直接影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。提高引發(fā)劑用量，微乳液粘度增大，膠膜吸水率減少。引發(fā)劑用量增加，體系內(nèi)自由基數(shù)目增多，反應(yīng)速率增大，需要加入緩沖劑進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時引發(fā)劑含量對單體轉(zhuǎn)化率有明顯影響，隨引發(fā)劑用量增加，單體轉(zhuǎn)化率有先增大后減小的趨勢。因?yàn)殡S著引發(fā)劑用量增加，受熱分解產(chǎn)生的自由基數(shù)目增多，被單體液滴俘獲的機(jī)會就增多，引發(fā)反應(yīng)速度就加快，在同一時間，單體轉(zhuǎn)化率也就隨之增大，當(dāng)引發(fā)劑含量較低，引發(fā)劑產(chǎn)生的自由基與單體微液滴碰撞的幾率就較小，這樣單體就不能充分的被引發(fā)聚合，且引發(fā)劑量較少時聚合反應(yīng)速度極慢，影響整個聚合反應(yīng)進(jìn)程。當(dāng)引發(fā)劑含量過大，聚合速率過快，體系自由基過多，增大了雙基終止的幾率，使反應(yīng)穩(wěn)定性變差，反應(yīng)速率下降；另一方面，引發(fā)劑迅速分解引發(fā)單體微液滴聚合成聚合物粒子，使得聚合物粒子來不及充分被乳化劑乳化包裹，就相互碰撞凝結(jié)成塊狀聚合物，乳液穩(wěn)定性下降，單體轉(zhuǎn)化率隨之降低在自由基加成聚合過程中，引發(fā)劑的作用是生成初始自由基，然后再與單體反應(yīng)生成單體自由基，使鏈增長反應(yīng)得以順利進(jìn)行。因此，聚合過程中若引發(fā)劑用量過低時，則單體反應(yīng)將不完全；若引發(fā)劑在體系中分布不均勻時，則不同反應(yīng)點(diǎn)的單體具有不同的反應(yīng)速率，進(jìn)而影響到微乳液的綜合性能。綜合考慮引發(fā)劑用量對單體轉(zhuǎn)化率的影響，％，并且采用中期補(bǔ)加引發(fā)劑的方式。微乳液過程中丙烯酸酯單體劇烈放熱，聚合加速，乳膠粒體積逐漸增大,乳化劑在乳膠粒表面上的覆蓋率趨于最小,體系極不穩(wěn)定而出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，同時體系中因?yàn)閱误w反應(yīng)不完全,容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象。此實(shí)驗(yàn)聚合過程中體系出現(xiàn)相分離和凝膠現(xiàn)象。用半連續(xù)微乳液聚合法合成聚合物乳液時表面活性劑的選擇是應(yīng)用技術(shù)中最為重要的一環(huán)。提高乳化劑用量，反應(yīng)穩(wěn)定性提高，粘度增大，所制得的乳膠粒子半徑減少，從而透光率提高，但同時使膠膜的吸水率升高。一般而言，在微乳液聚合中，乳化劑須有足夠的量用以生成膠束，即應(yīng)高于CMC值。水相中引發(fā)的單體自由基進(jìn)入膠束，使增溶的單體發(fā)生聚合反應(yīng)。增大的聚合物顆粒被乳化保持穩(wěn)定，保持著分離狀態(tài)，防止沉淀和絮凝。要制得聚合物微乳液，提高反應(yīng)初期膠束的數(shù)量是關(guān)鍵。乳化劑用量的提高，直接導(dǎo)致初期膠束的大量生成，進(jìn)而增大乳膠粒子的數(shù)量，減少乳膠粒徑。同時，大量的乳膠粒子將導(dǎo)致增大粒子之間相互碰撞的機(jī)會，表觀粘度相應(yīng)提高。雖然提高乳化劑用量可以減小粒徑，但不能過多的添加乳化劑，提高乳化劑用量將導(dǎo)致乳膠膜親水性增大，耐水性降低。本實(shí)驗(yàn)采用陰離子乳化劑十二烷基硫酸鈉和非離子乳化劑OP10復(fù)配的方法，其質(zhì)量比為3:1。陰離子乳化劑依靠相斥靜電力，非離子乳化劑依靠空間位阻提供穩(wěn)定作用。單純采用非離子乳化劑所制得的乳液聚合物容易沉淀和絮凝，因此，在微乳液聚合中，常常選用陰、非離子型復(fù)合乳化劑混合使用容易得到濃度高而穩(wěn)定的乳液。隨著非離子乳化劑用量增加，聚合過程中乳液穩(wěn)定性降低，凝聚率增加。這是因?yàn)殛庪x子乳化劑親水性強(qiáng)、CMC值大，膠束聚集數(shù)小，而非離子乳化劑的親水性弱、CMC值小，膠束聚集數(shù)大，且離子型乳化劑比非離子型乳化劑的相對分子質(zhì)量小的多，因此加入質(zhì)量相同的乳化劑時，陰離子乳化劑比非離子型乳化劑形成的膠束數(shù)多。當(dāng)乳化機(jī)總量一定時，隨著陰離子型乳化劑比例的增加，水中形成的膠束總數(shù)大大增加，引發(fā)階段的成核幾率也增加，形成的乳膠粒子數(shù)增多，乳膠粒徑變小。同時，乳膠粒子表面起穩(wěn)定作用的乳化劑覆蓋層中的荷電量增加，乳膠粒子的電荷穩(wěn)定作用增強(qiáng)，乳膠粒子間發(fā)生凝聚的幾率下降，形成的大粒子較少，平均粒徑比那小。采用陰離子乳化劑易于制得粒子微細(xì)的聚合物乳液且乳化效率高，反應(yīng)穩(wěn)定性好。所以綜合考慮，取陰離子乳化劑十二烷基硫酸鈉和非離子乳化劑OP10的質(zhì)量比為3:1。聚合溫度過高或過低時，均不能得到穩(wěn)定的聚合體系(溫度過高易出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，溫度過低易出現(xiàn)分層現(xiàn)象。這是因?yàn)榫酆蠝囟冗^高時，體系中乳膠粒的布朗運(yùn)動隨溫度升高而加劇，乳膠粒之間因碰撞而聚集的概率增大；同時水分子熱運(yùn)動加劇，致使水分子與復(fù)合乳化劑分子間的締合作用力減弱。因此，上述兩種因素共同作用的結(jié)果，導(dǎo)致體系易出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，微乳液的粒徑增大且透光率降低。當(dāng)聚合反應(yīng)在較低溫度條件下進(jìn)行時，體系聚合前期的誘導(dǎo)期延長，引發(fā)劑分解速率和鏈增長速率降低，故單體轉(zhuǎn)化不完全，體系中易出現(xiàn)
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