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聚醋酸乙烯乳液的制备

聚醋酸乙烯乳液，通常也被称作白乳胶，是一种以水为分散介质，由醋酸乙烯酯单体经乳液聚合反应而制得的热塑性胶粘剂。它具有粘接强度较高、固化速度适中、使用方便、价格相对低廉、对环境友好等诸多优点，因而在木材加工、建筑装潢、纸品装订、织物处理、涂料及胶粘剂等领域得到了广泛的应用。了解其制备原理与工艺，对于相关行业的从业者和科研人员而言，具有重要的理论与实践意义。

一、主要原材料与配方

制备聚醋酸乙烯乳液的核心在于合理选择原材料并优化其配比，这直接影响到乳液的各项性能指标。

1.单体：醋酸乙烯酯

这是聚合反应的主要原料，其纯度对聚合反应速率、分子量分布及最终乳液质量有显著影响。工业上通常要求其纯度在99%以上，需除去其中的阻聚剂（如对苯二酚）和水分等杂质。

2.分散介质：去离子水

作为连续相，水不仅为反应提供场所，还起到降低体系粘度、便于传热和输送的作用。使用去离子水可以避免水中的钙、镁等金属离子对乳化剂和引发剂的干扰，保证乳液的稳定性。

3.引发剂

通常采用水溶性引发剂，如过硫酸钾（KPS）或过硫酸铵（APS）。它们在加热条件下分解产生自由基，引发单体聚合。引发剂的用量需严格控制，一般为单体总量的0.5%至2%（质量分数，下同）。用量过少，聚合速率慢，单体转化率低；用量过多，则会导致聚合物分子量降低，乳液粘度下降，粘接强度也可能受到影响。

4.乳化剂

这是乳液聚合不可或缺的组分，其作用是将单体分散成微小液滴，并稳定在水中形成乳状液，同时防止聚合过程中生成的聚合物粒子凝聚。常用的乳化剂有阴离子型和非离子型乳化剂，或两者的复配物。

*阴离子型乳化剂：如十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）等，乳化能力强，能使乳液具有较高的表面电荷，稳定性好，但对电解质较为敏感。

*非离子型乳化剂：如辛基酚聚氧乙烯醚（OP-10）、壬基酚聚氧乙烯醚（NP-10）等，对电解质和pH值的变化不敏感，与阴离子型乳化剂复配使用，可以显著提高乳液的稳定性和冻融性。

乳化剂的总用量一般为单体总量的2%至5%。

5.pH调节剂

为了维持聚合体系在适宜的pH范围内（通常为4-6），以保证引发剂的活性和乳液的稳定性，常加入碳酸氢钠（小苏打）等弱碱性物质来调节pH值。

6.增塑剂（可选）

为改善聚醋酸乙烯乳液的成膜性和柔韧性，降低其最低成膜温度，可加入适量的增塑剂，如邻苯二甲酸二丁酯（DBP）或邻苯二甲酸二辛酯（DOP）。增塑剂的用量一般为聚合物固体含量的10%至30%。

7.其他助剂（可选）

如防腐剂（防止乳液储存过程中霉变）、消泡剂（减少聚合过程中产生的泡沫）等，可根据实际需要添加。

典型配方示例（质量份，仅供参考）：

*醋酸乙烯酯：100

*去离子水：80-120

*引发剂（过硫酸钾）：0.5-1.5

*乳化剂（阴离子型+非离子型复配）：3-5

*pH调节剂（碳酸氢钠）：0.3-0.8

*增塑剂（邻苯二甲酸二丁酯）：10-30(若需)

二、主要设备

实验室规模的制备通常需要以下设备：

*四口烧瓶（带有搅拌装置、温度计、冷凝管、滴液漏斗）：作为反应容器。

*恒温水浴或油浴：用于加热和控制反应温度。

*电动搅拌器：提供足够的剪切力，保证物料混合均匀和体系稳定。

*滴液漏斗：用于滴加单体和引发剂溶液。

*精密温度计：监测反应体系温度。

*氮气钢瓶及减压装置（可选，用于通入氮气排除氧气，防止氧气阻聚）。

工业生产则会使用相应的大型反应釜、配料罐、输送泵、冷凝器、过滤器及自动化控制系统等。

三、制备工艺过程

聚醋酸乙烯乳液的制备通常采用间歇式乳液聚合工艺，其大致步骤如下：

1.准备工作

*原材料预处理：单体醋酸乙烯酯需检查其纯度，必要时进行精馏提纯；乳化剂需用去离子水溶解配成溶液；引发剂也用去离子水溶解配成稀溶液，注意引发剂溶液应现配现用，避光保存。

*设备清洗与干燥：反应釜及所有附属设备必须清洗干净，并用去离子水润洗，确保无油污和杂质残留，然后干燥或用去离子水置换。

2.预乳化（可选，但常用）

在一个预乳化罐中，加入配方量的部分去离子水和全部或大部分乳化剂，搅拌使其溶解均匀。然后在搅拌下缓慢加入醋酸乙烯酯单体，继续搅拌一段时间（通常15-30分钟），使单体分散成细小的液滴，形成稳定的预乳化液。预乳化可以使单体分散更均匀，减少聚合过程中的“暴聚”现象，提高乳液质量的稳定性。

3.引发与聚合

*打底：向四口烧瓶中加入剩余的去离子水（或根据工艺要求加入部分预乳化液作为底料）、剩余的乳化剂（若有）以及pH调节剂。搅拌，升温至设定的反应温度（通常为65℃-80℃）。如果需要通氮气，