乳液聚合生产工艺解读.ppt

乳化剂的基本特征参数 CMC值： 能够形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度 。当乳化剂浓度达到CMC值以后，再增加乳化剂的浓度只能增加胶束的数量而不能改变乳液中界面的性质 。 从乳化剂的结构而言，疏水基团越大，则CMC值越小。 乳化剂浓度变化与乳化剂行为的关系 * 精品课件资料 乳化剂的基本特征参数 当乳化剂浓度在CMC值以下时，溶液的表面张力与界面张力均随乳化剂浓度的增大而降低。而当乳化剂浓度达到CMC值后，随着乳化剂浓度的增长，其表面张力和界面张力变化相对很小。此时，溶液的其他性质，如电导率、粘度、渗透压等性质随乳化剂浓度增长的变化规律在CMC值二边也有显著不同。 十二烷基硫酸钠水溶液的物理性质变化 * 精品课件资料 乳化剂在乳液聚合中副作用 乳化剂一般为亲水性小分子化合物，残留在乳液中使胶膜出现孔隙而不完整，因而造成耐水性、耐污性和光泽差。 乳化剂易迁移和吸附在界面而影响涂膜的附着力和光泽，乳化剂有起泡性，因而制成的产品易产生泡沫。 * 精品课件资料 引发剂 根据生成自由基的机理可将用于乳液聚合的引发剂分为二大类： 热分解引发剂 氧化还原引发剂体系（低温乳液聚合） 热分解引发剂包括无机的和有机的过氧化物，水溶性较好的一般为无机过氧化物。如过硫酸钾K2S2O8。 常用的还原剂有亚硫酸盐、甲醛化亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、连二亚硫酸盐、亚硝酸盐和硫醇等。 * 精品课件资料 分散介质 水的纯度 一般要求使用电阻率在106Ω.cm以上的去离子水。 水油比 乳液（温度）稳定性——设备利用率 水的用量通常为单体的60％～300％ 。 低温冷冻剂 最常用的抗冷冻剂有二类：一类是非电解质冷冻剂，如醇类和二醇类等；另一类是电解质冷冻剂，如无机盐。 * 精品课件资料 乳液聚合的影响因素 1、乳化剂的影响（种类和数量） 乳化剂的种类不同，其胶束稳定机理，临界胶束浓度CMC、胶束大小及对单体的增容度亦各不相同，从而会对乳胶粒的稳定性、直径、聚合反应速度和聚合物分子量产生不同的影响。 乳化剂的浓度对乳液聚合得到的分子量有直接影响，例如：乳化剂浓度越大，胶束数目越多，链终止的机会小，链增长的时间长，故此时乳液聚合得到的分子量很大。 * 精品课件资料 2、操作方式的影响 各种操作的加料方式、加料次序和加料速度的不同，会很大程度地影响到乳液聚合产品的微观性能（如：粒子的形态、粒径及其分布、分子量及其分布、凝聚含量、支化度等）。从而导致乳液的宏观物性（如：乳液粘度、增稠效果、胶膜的物理机械性能等）存在很大差异。 乳液聚合产品，丁苯橡胶、氯丁橡胶等用量较大的聚合物品种采用连续操作，而绝大多数都是采用单釜间歇操作或半间歇（或半连续）操作。 乳液聚合的影响因素 * 精品课件资料 3、搅拌强度的影响 在乳液聚合中，搅拌的一个重要作用是把乳胶粒、（增溶）胶束、单体液滴等分散体分散，并有利于传热传质。 对于机械稳定性差的乳化剂搅拌产生的高剪切会使乳液产生凝胶，甚至导致破乳。因此对乳液聚合来说，搅拌在保证分散、传热、传质的情况下，搅拌强度不宜过高。 桨叶端速240米/分 乳液聚合的影响因素 * 精品课件资料 4、温度的影响 乳液聚合和其它聚合方法进行的自由基聚合有相似的一面，温度升高将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况：反应温度升高，使乳胶粒的数目增多，粒径减小，从而导致聚合物平均分子量增加。 实际的操作以上二种因素会同时存在，对聚合物平均分子量的影响要看以上二种因素竞争的结果。 另外，当温度升高时，亦会导致乳液稳定性下降。 * 精品课件资料 工业上典型的乳液聚合生产工艺方块流程图1 乳液聚合工艺 * 精品课件资料 工业上典型的乳液聚合生产工艺方块流程图2 * 精品课件资料 乳液聚合工艺 操作方式 连续操作 间歇操作 半连续操作 聚合反应器 聚合反应釜 (1)操作方式 (2)乳液聚合间歇操作工艺特点 b. 生产共聚物时，较难控制其组成。 a. 聚合体系的放热很不均匀，反应受冷却系统的限制。 c. 多种因素对胶乳粒径分布加宽有影响。 (3)乳液聚合半连续操作工艺特点 a.可用加料速度控制聚合速度和放热速度。 b.可控制共聚物组成和所得胶粒颗粒形态，使颗粒 形态均一。 c.后添加单体的方式容易通过反应过程中易凝聚的阶段，可生产高固含量胶乳。 d.后加单体的方式易产生支链。 (4)乳液聚合连续操作工艺特点 a.多釜串联连续操作，聚合全过程中各釜放热量稳定易控制。 c. 胶乳粒径和分子量分布窄。 b.单位体积反应釜生产能力高于间歇或半连续法，产品性能稳定。 d.除第一聚合