赵老师的研究生实验讲义.doc

文档介绍：丙烯酸乳液的制备以及夜光涂料的应用一、实验目的: 1、进一步了解悬浮聚合的特点和实施方法; 2、通过实验研究水性夜光涂料的制备工艺。二、实验原理悬浮聚合是常用的聚合物实施方法,在该方法中单体在稳定剂的作用下分散于水介质中成为珠状颗粒,聚合反应就在珠状颗粒中进行。珠状颗粒的粒径在几十微米到几毫米,它们可视为一个个小的本体聚合场所。因此悬浮聚合动力学与本体聚合相似,但散热容易,产物分子量高且分布均匀。如果形成的聚合物溶于单体,液滴中的聚合是均相的,产物是珠状小粒子,例如聚苯乙烯。若聚合物不溶于单体,则是沉淀聚合,产物是粉状固体,例如聚***乙烯。悬浮聚合产物的粒径一般在 ~5mm ,它与单体- 介质比、分散剂的种类和用量、搅拌效率(搅拌器形状和搅拌速度)等条件有关。悬浮聚合的关键是悬浮粒子的形成与控制,要将非水溶性单体以液珠分散在水相中,就必须借助搅拌产生的剪切力,为了稳定单体液滴,需要加入分散剂防止单体液滴的聚集。悬浮聚合的分散剂有两类,即水溶性有机高分子和非水溶性无机粉末,它们的作用机理是不同的。水溶性有机高分子有部分醇解的聚乙烯醇、聚(***) 丙烯酸盐、纤维素衍生物、明胶和淀粉等,一方面它在单体液珠表面形成了保护膜,另一方面它溶于水,增大了介质的粘度,减少了两个液珠碰撞的机会。非水溶性无机粉末有碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡、硫酸钙、磷酸钙、滑石粉、高岭土和白垩等,它们能被吸附在液珠表面,起着机械隔离作用。分散剂种类的选择和用量根据合成聚合物的性能和用途及珠粒的大小、形态而定。聚乙烯醇及明胶的用量一般为单体量的 % 左右,% ~1% 。珠粒的大小与反应介质的界面张力有关,界面张力越小,形成的珠粒越小,因此,为了获得粒径小的珠粒往往加入少量的表面活性剂降低体系的界面张力。一般来说,搅拌转速越高,形成的单体液珠就越小。水与单体的重量比通常在1~6:1 范围内。水少会使珠粒变粗或结块,水多使珠粒变细,且粒径分布变窄。本实验将通过丙烯酸悬浮聚合使学生深刻理解悬浮聚合实施意义。具体的本实验将丙烯酸丁酯和丙烯酸甲酯分散于水溶液中,经过硫酸盐引发成共聚物乳液,示意性反应式为: nCH 2 CH COOC 4H 9+ nCH 2 CH COOCH 3 H 2C CH CH 2 CH COOC 4H 9 COOCH 3 n 其工艺流程乳化剂水引发剂升温聚合反应保温反应降温调节 pH 值氨水成品三、原材料及其配比丙烯酸丁酯化学纯 丙烯酸甲酯化学纯 十二烷基硫醇化学纯 十二烷基苯磺酸钠化学纯 平平加 OS-15 工业品 过硫酸铵分析纯 氨水(含量 25%~ 28%) 化学纯适量去离子水 四、仪器设备带有冷凝器、自动控温装置、电动搅拌的合成仪, 250mL 四颈瓶。操作规程①将1/2 引发剂配成 5 %水溶液,置于加料漏斗,将丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和十二烷基硫醇称在一起混匀入另一加料漏斗。②将去离子水、 1/2 引发剂、乳化剂加入四颈瓶,搅拌至完全溶解,升温至78~80℃。③同步滴加引发剂水溶液和混合单体,初步缓慢滴加单体,当聚合反应开始,反应体系有明显蓝光时(需5~15min )可适当加快单体滴加速度,单体引发剂、单体和引发剂加料时间需 60~90min ,加料