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一、苯丙乳液聚合共進(jìn)行三種聚合工藝
1.單體全滴加法
將所有的水、乳化劑、引發(fā)劑、助劑等全部投人三頸瓶中,攪拌、升溫,將稱好的單體混合后倒人滴加漏斗中,當(dāng)溫度升高到聚合溫度時(shí),滴加漏斗中的單體,在3h內(nèi)滴定,然后恒溫至轉(zhuǎn)化率>98%,降溫調(diào)節(jié)pH值出料。
2.種子聚合法
將水、乳化劑、助劑,5%單體投人三頸瓶中,攪拌,升溫至聚合溫度,反應(yīng)0.5一lh后,再分別滴加剩余單體、引發(fā)劑3h滴完,恒溫至轉(zhuǎn)化率>98%,降溫調(diào)節(jié)pH值出料。
3.預(yù)乳化法
取4/5的水、乳化劑、引發(fā)劑、助劑全部單體投人三頸瓶中,在室溫下快速攪拌乳化30min,然后將1/3的預(yù)乳化液和1/5的水投人另一個(gè)三頸瓶中攪拌,升溫至聚合溫度,反應(yīng)0.5一lh后滴加余下的預(yù)乳化液,在3h內(nèi)滴完,恒溫至轉(zhuǎn)化率>98%,降溫調(diào)節(jié)pH值出料。
通過(guò)比較數(shù)據(jù),我們認(rèn)為:方法(1)在反應(yīng)后期轉(zhuǎn)化率上升緩慢,方法(2)滴加時(shí),引發(fā)劑與單體較難控制同步,方法(3)操作方便,后期反應(yīng)較快,轉(zhuǎn)化率都達(dá)到98%以上。
二、受因素的影響
1.反應(yīng)溫度的影響
由表2可看出,當(dāng)溫度高于90℃和低于70℃時(shí),聚合反應(yīng)效果均不理想。引發(fā)劑在較低溫度下分解慢,形成的活性自由基少,反應(yīng)速率慢,轉(zhuǎn)化率低;反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí),反應(yīng)速率過(guò)快,體系不穩(wěn)定易產(chǎn)生凝膠和粘釜現(xiàn)象。這主要是因?yàn)楦邷叵氯榛瘎┑奶匦园l(fā)生了變化,乳化效果變差。綜合考慮,本實(shí)驗(yàn)分兩階段,采用不同溫度聚合。前期滴加單體階段,保持溫度75-85℃,使反應(yīng)體系穩(wěn)定;滴加完單體后再升溫到85-90℃進(jìn)行保溫,加快反應(yīng)速率,縮短聚合完全的時(shí)間。
當(dāng)反應(yīng)溫度升高時(shí),乳膠粒布朗運(yùn)動(dòng)加劇,使乳膠粒之間進(jìn)行撞擊而發(fā)生聚結(jié)的速率增大,故導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性降低;同時(shí),溫度升高會(huì)導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性下降,因?yàn)榉请x子型乳化劑遇水時(shí)將同水分子發(fā)生締合形成水化乳化劑分子,可使其很好的溶解在水中形成透明溶液,并在乳膠粒周圍形成很厚的水化層,但在反應(yīng)溫度升高時(shí),水分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,水和乳化劑分子間締合力減弱,會(huì)使乳膠粒表面上的水化層減薄,當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí),水化層大幅度減薄,使乳化劑分子在水中的溶解度減小,以至于使之從水中沉析出來(lái),溶液濁度突然升高,這一溫度就是非離子乳化劑的濁點(diǎn),此時(shí)乳化劑就失去了穩(wěn)定作用,導(dǎo)致破乳。
2.攪拌強(qiáng)度的影響
在乳液聚合過(guò)程中,攪拌的一個(gè)重要的作用是把單體分散成單體珠滴,并有利于傳質(zhì)和傳熱。但攪拌強(qiáng)度又不宜過(guò)大,否則會(huì)使乳膠粒數(shù)目減少,乳膠粒直徑增大及聚合反應(yīng)速率降低,同時(shí)會(huì)使乳液產(chǎn)生凝膠,甚至招致破乳。因此對(duì)乳液聚合來(lái)說(shuō),應(yīng)采用適度的攪拌。
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