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乳液聚合

2023-04-18 20:58自然百科人已围观

[拼音]：ruye juhe

[外文]：emulsion polymerization

在搅拌下借助乳化剂（见聚合助剂）的作用，使单体分散在水中呈乳状液而进行的聚合过程。乳液聚合体系至少由单体、引发剂、乳化剂和水四个组分构成，一般水与单体的配比(质量)为70/30～40/60，乳化剂为单体的0.2％～0.5％，引发剂为单体的0.1％～0.3％；工业配方中常另加缓冲剂、分子量调节剂和表面张力调节剂等。所得产物为胶乳，可直接用以处理织物或作涂料和胶粘剂，也可把胶乳破坏，经洗涤、干燥得粉状或针状聚合物。

聚合机理

乳液聚合多为自由基聚合，1947年W.D.哈金斯等提出，乳化剂可乳化单体成液滴，当乳化剂浓度超过临界胶束浓度（见表面活性剂）时，则形成胶束，胶束可使单体增溶。聚合过程（见图）是：水溶性引发剂为解为自由基(R.)，经扩散进入胶束而引发单体(M)聚合，胶束成核逐渐长大为单体-聚合物胶粒(M/P)，液滴中的单体不断扩散进入M/P胶粒进行聚合。当转化率达60％～80％时，单体液滴消失；当聚合结束时，M/P胶粒形成外层为乳化剂分子包围的聚合物(P)胶粒。

特征

引发在胶束中进行，增长是在被单体溶胀的M/P胶粒中进行，转化率达10％～15％后聚合速度不变。为此，增加乳化剂用量可使 M/P胶粒数目境加，从而可同时实现高聚合速率和高分子量。而在其他聚合过程中，为提高聚合速率，往往导致产物分子量下降。此外，乳液体系的粘度低，易于传热和混合，生产容易控制，所得胶乳可直接使用，残余单体容易除去。缺点是聚合物含有乳化剂等杂质影响制品性能;为得到固体聚合物，还要经过凝聚、分离、洗涤等工序；反应器的生产能力也比本体聚合时低。

应用

乳液聚合最早由德国开发。第二次世界大战期间，美国用此技术生产丁苯橡胶，以后又相继生产了丁腈橡胶和氯丁橡胶、聚丙烯酸酯乳漆、聚醋酸乙烯酯胶乳（俗称白胶）和聚氯乙烯等。与悬浮聚合不同，乳液体系比较稳定，工业上有间歇式、半间歇式和连续式生产，用管道输送或贮存时不搅拌也不会分层。生产中还可用“种子聚合”（即含活性链的胶乳）、补加单体或调节剂的方法控制聚合速度、分子量和胶粒的粒径。也可直接生产高浓度的胶乳。

新发展

80年代，乳液聚合有许多新发展，例如：为消除乳化剂对聚合物的污染和洗涤的困难，出现了无乳化剂的乳液聚合；以含铑或含碘镍催化剂引发反式1，4-丁二烯聚合的配位乳液聚合体系；丙烯酸或丙烯酰胺分散在油中，以油包水乳化剂乳化的反向乳液聚合；聚合物粒径介于悬浮聚合和乳液聚合产物粒径之间的分散聚合；等等。分散聚合在工业上已用于涂料生产。

参考书目