乳液聚合工艺学#95;3乳液聚合原理.pptxVIP

谭必恩教授Bien, tan 恒）ma 电话公室：化学楼1。6室乳液聚合工艺学Muaztiong 山，■山针 of Soanes and Tnchnolooy乳液聚合工艺学乳液聚合原理Muaztiong 山，■山针 of Soanes and Tnchnolooy乳化剂的结构■乳化剂是一种表面活性剂，为一种可形成胶束的物质。 通常由亲水的极性基团和亲油的非极性基团组成。, 0ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2/ \2/ \2/ \2/ \ \2/ \2/ \2/ \ch3 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch」、.硬酯酸钠.降低水的表面张力 降低油水的界面张力乳化剂的作MI?增溶作用I发泡作用（利用亲油基团和亲水基团将单体分散在水中） （利用吸附在聚合物粒子表面的乳化剂分子） （利用亲油基团溶解单体）（降低了表面张力的乳状液容易扩大表面积）B 乳化剂的溶解过程胶束的形成■当乳化剂浓度低时，乳化剂呈分子分散状态真正溶解在水中，当 乳化剂达到一定浓度后,大约第每50?200个乳化剂分子形成一 个球状、层状或棒状的聚集体，它们的亲油基团彼此靠在一起， 而亲水基团向外相向求而，这祥的聚彙底称为胶東。胶束的结构■胶束的形状受溶液浓度、温度及添加电解质的影响， 胶束大小也受表面活性剂结构及其它因素影响棒状胶束4.35nm3.2nmI.Snm5nm3.2nm球状胶束薄层状胶束临界胶束浓度■能够形成胶束的最低乳化剂浓度叫做临界 胶束浓度(Critical Micel le Concentration, 简称CMC)。一种乳化剂的CMC值低，则在相同浓度下其胶束 浓度就大。这与乳化剂在水中的溶解度有关，乳化剂的种 类和温度不同则CMC值不同。胶束的增溶作用,（1）增溶作用的定义：?是指在溶剂中完全不溶或者微溶的物质（可以是固体、 液体或者是气体），?借助于添加第三种成---表面活性剂而得到溶解，并成为热力学上稳定的、各向同性的均一溶液，?这种作用称为增溶作用。I 胶束的増溶作用(2)胶束增溶的几种模型当增溶物与亲油基相容性好时，则为夹心型；相容性次之的 为栏栅型，再次之的为吸附型。当增溶物亲水性较大时，如图3-3 ( d )所示，则在亲水基氧 乙烯链之间增溶。(b)—氣乙烯施—經链§^3_______増溶物表面活性荆■—増溶物图3-3胶束增溶的几种模型(a)夹心型；(b)栏栅型(其中1为浅伸入；2为深伸入)； (c)吸附型；(d)在亲水基氧乙烯链之间增溶乳液聚合体系的物理模型及动力学理论■ （1）物理模型的建立：以充分混合的间歇 反应器为该物理模型的条件■ （2）根据反应的时间-转化率关系可将乳 液聚合过程分为四个阶段（物理模型）■这四个阶段为：单体的分散阶段、阶段I（或乳胶粒生成阶段）、阶段II （或乳胶 粒长大阶段）、阶段III （或聚合反应完成 阶段）B 单体分散阶段（反应前阶段）-（1）单体分散阶段的概念一即指的是还没 有加引发剂时的乳液聚合体系的物理模型I 单体的分散过程平衡过程单体分散阶段-(2)分散阶段体系中单体和乳化剂存在的形式：乳化剂以单分子形式溶解在水中、形成胶束和被吸附在单体珠滴 表面上；单体以单分子形式溶解在水中、被增溶在胶束中和存在于单体珠 滴申O■单体珠滴分散在水中的程度与乳化剂种类和用量、搅拌器 转速、搅拌器叶轮形式即直径有关。? 乳液聚合阶段I （乳胶粒生成）阶段I （乳胶粒生成阶段）■当水溶性引发剂加 入体系并过了诱导 期之启，反应进入 加速期，即为阶段 1.（当引发剂进 入到每个胶束去反 应时，加逢期结東）-胶束（主要）.单体珠滴I 引发剂分解阶段I （乳胶粒生成阶段）■ （1）乳胶粒形成的途径：A：当一个自由基扩散进入一个增溶胶束后，就在其中引发聚 合生成大分子链，于是胶束就变成一个被单体溶胀的聚合物 乳液胶体颗粒，即乳胶粒。这个过程称为胶束的成核过程。B:自由基和水中的单体反应生成不溶于水的聚合物，聚合物 没来得及生成较大分子量就沉淀出来，沉淀出来的低聚合物 从周围吸附乳化剂使其稳定分散在水中，如果其能从水相中 吸收单体分子和自由基，则可继续引发聚合生成一个新的乳 胶粒，这是生成乳胶粒的低聚物机理（均相成核机理）。成核机理阶段I (乳胶粒生成阶段)(2)单体、乳化剂及自由基的动态平衡阶段I单体、乳化剂及自由基的平衡阶段I （乳胶粒生成阶段）?（3）阶段I结束的标志胶束完全消失。从诱导期结束到胶束耗尽的这一 阶段就是阶段I o也表现为加速阶段结束。乳化剂用量越多，阶段I就越长。■ （4）两个需要了解的概念“死乳胶粒”一一当乳胶粒中的自由链不断增长 时扩散进入的第二个自由与其碰撞则发生双基终 止，不含自由基的乳胶粒则称为“死乳胶粒”。 而