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一、乳液聚合
1、概述
单体在介质中由乳化剂分散成乳液状态进行聚合。
与悬浮聚合区别:
(1)粒径:悬浮聚合物50~2000µm,乳液聚合物
~µm
(2)引发剂:悬浮聚合采用油溶性引发剂,乳液聚
合采用水溶性引发剂
(3)聚合机理:悬浮聚合相当于本体聚合,聚合发
生在单体液滴中;乳液聚合发生在胶束中。
补充知识:
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优点
(1)以水为分散介质,粘度低,传热快;
(2)聚合速率快,分子量高,可在低温聚合;
(3)在直接使用乳液的场合较方便,如乳胶漆,胶
粘剂,织物处理剂等。
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缺点
(1)需要固体产物时,后处理复杂(破乳、洗涤、
脱水、干燥等);
(2)有残留乳化剂,对性能有影响。
应用
PVC糊用树脂,丁苯橡胶,苯丙乳胶漆,PVAc
胶粘剂等。
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2、乳化剂及乳化作用
1)乳化剂
分子中既含有亲水(极性)基团,又含有亲油
(非极性)基团的表面活性剂中的一种。可分为阴离
子型、阳离子型和非离子型三种。
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阴离子型:极性基团为—COO-、—SO3-、—SO4-
等,非极性基团为C11~C17的直链烷基或311~C8的
烷基与苯基的组合基团。乳化能力强。
典型例子:十二烷基硫酸钠、二丁基萘磺酸钠、
硬脂酸钠等。
阳离子型:极性基团为—N+R3等。因乳化能力
不足,并对引发剂有分解作用,故在自由基聚合中
不常用。
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非离子型:分子中不含阴、阳离子。典型代表为
环氧乙烷聚合物,如:,其中R为
C10~C16的烷基或烷苯基,n一般4~30。如OP类、
OS类非离子型乳化剂等。这类乳化剂不含离子,所
以对pH不敏感,所制备的乳液化学稳定性好。但乳
化能力略低于阴离子型。常与阴离子型乳化剂共用,
也可单独使用。
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2)乳化作用
乳化剂使互不相容的油、水转变为相当稳定难
以分层的乳液的过程,称为乳化。
当乳化剂溶于水时,若浓度很低,则大部分乳化
剂以分子状态分散于水中,并在水面上定向排列。
亲水基团伸向水中,亲油基团指向空气层。但浓度
达到一定值时,乳化剂分子在水面上排满,多余的
分子就会在水中聚集成胶束(图5—3)。
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图4—1乳化剂在水中的溶解和胶束的形成
胶束由50~150个分子聚集而成。浓度低时呈球状,直径4~5nm;浓度高时呈棒状,长度100~300nm。
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乳化剂从分子分散的溶液状态到开始形成胶束的转
变的浓度称为临界胶束浓度(CMC)。在乳液聚合
中,乳化剂浓度约为CMC的100倍,因此大部分乳化
剂分子处于胶束状态。
在达到CMC时,溶液许多性能发生突变,如图5—
4所示。
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