一、实验目的eact
1.通过制备苯乙烯胶乳，了解乳液聚合的特点，各组份的作用。
2.掌握“理想乳液聚合体系”反应特点，以及用电解质凝聚胶乳和净化聚合物的方法。 3.掌握乳液聚合的制备工艺，了解合成共聚乳液方法和乳液稳定性的测定方法。
二、实验原理
乳液聚合是指单体在乳化剂的作用下，分散在介质中加入水溶性引发剂，在机械搅拌或振荡情况下进行非均相聚合的反应过程。它不同于溶液聚合，又不同于悬浮聚合，它是在乳液的胶束中进行的聚合反应，产品为具有胶体溶液特征的聚合物胶乳。乳化剂是乳液聚合中的主要组分，当乳化剂水溶液超过临界胶束浓度时，开始形成胶束，在一般乳液配方条件下，由于胶束数量极大，胶束内有增溶的单体，所以在聚合早期链引发与链增长绝大部分在胶束中发生，以胶束转变为单体聚合物颗粒，乳液聚合的反应速度和产物相对分子质量与反应温度、反应地点、单体浓度、引发剂浓度和单位体积内单体聚合物颗粒数目等有关。而体系中最终有多少单体一聚合物颗粒主要取决于乳化剂和引发剂的种类和用量。当温度、单体浓度 、引发剂浓度、乳化剂种类一泄时，在一些范围内，乳化剂用量越多、反应速度越快，产物相对分子质量越大。乳化剂的另一作用是减少分散相与分散介质间的界面张力，使单体与单体聚合物颗粒分散在介质中形成稳左的乳浊液。乳液聚合的优点是：①聚合速度快、产物相对分子质量高②由于使用水作介质，易于散热、温度容易控制、费用也低③由于聚合形成稳左的乳液体系粘度不大，故可直接用于涂料、粘合剂、织物浸渍等。如需要将聚合物分离，除使用高速离心外，亦可将胶乳冷冻，或加入电解质将聚合物凝聚，然后进行分离，经净化千燥后，可得固体状产品。它的缺点是：聚合物中常带有未洗净的乳化剂和电解质等杂质，从而影响成品的透明度、热稳左性、电性能等。尽管如此，乳液聚合仍是工业生产的重要方法，特别是在合成橡胶工业中应用得最多。
储压器三、实验仪器与药品
仪器：三颈瓶、容量瓶、移液管、称量瓶、机械搅拌器、水浴锅
试剂配方：
去离子水 60mL
乳化剂（十二烷基硫酸钠） 0.18g
引发剂（经重结晶的过硫酸铵） 20mL
单体（经减压蒸馏的苯乙烯） 20mL
破乳剂(20%三氯化铝溶液) 10mL
对苯二酚水溶液（质量分数1%）
四、实验步骤
1. 批量法合成聚苯乙烯乳液
准确量取20mL过硫酸铵,在装有搅拌器和冷凝管的250mL三颈瓶中，按配方量加入去离子水及乳化剂,开动搅拌，使乳化剂逐渐溶解。此后加入单体，搅拌5min,使其充分乳化。用移液管加人5mL已配好的引发剂溶液，再逐渐将水浴升温至80℃，保持温度在80~85℃下反应，待反应液出现浅蓝后，再反应3h,即可停止反应。撤除加热，待冷却后，将反应液倒入烧杯中，加入破乳剂，快速搅拌使其均匀凝聚，观察破乳现象，过滤并用去离子水洗
涤两次，再过滤后烘干。棉花采摘机
实验现象：反应液靠近三颈瓶壁处逐渐出现浅蓝，观察其他组现象，蓝的深浅程度不一，大多较浅，浅蓝出现后继续反应，反应液慢慢变为乳白。3h后吸取少量反应液于蒸发皿中，再滴加三氯化铝破乳剂，立即出现大量白絮状沉淀。将所有溶液倒入烧杯中，加入20ml左右破乳剂，边加边迅速搅拌，出现均匀微粒状沉淀，静置一会儿后上层为絮状沉淀，下层为无清液。按照老师要求，静置一周后洗涤烘干，为白粉状固体。
2. 注意事项
(1)引发剂和乳化剂都是影响乳液聚合的重要因素，需要用分析天平准确称量，每人要计算引发剂的实际使用浓度。
(2)乳化剂溶解过程中，搅拌速度不要太快，避免产生大量泡沫。
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(3)必须使乳化剂充分溶解至体系完全透明后才能加入单体。单体加入后，搅拌速度适当加快，使单体充分乳化后，才能加入引发剂，若乳化得不好，反应过程容易结块。
无水硫铝酸钙
(4)严格按照操作步骤进行实验，尤其注意先加入引发剂再升高温度。
(5)出现蓝荧光继续反应3H后，可以先取出2滴乳液于表面皿上，加人1滴破乳剂，观察是否有絮状沉淀物出现。
六、实验结果与分析
实验加入破乳剂后迅速搅拌形成絮状沉淀聚集在烧杯上层，下层为清澈液体，静置一周后过滤并烘干，得到白粒状固体，实验较为成功。通过实验过程的操作，我组认为洗涤絮状沉淀这一步比较重要，尤其是静置一周后洗涤，絮状沉淀旁容易有透明的乳化剂未洗涤干净，因此需反复洗涤，确保烘干后产物的纯净。
七、思考题
(1) 乳液出现蓝荧光与体系中的什么变化有关？
解：苯乙烯在乳化剂的作用下形成乳浊液，但此时分子量较小，颜较浅。蓝是苯乙烯在升温过后形成的极小的乳胶粒引起的颜变化，之后苯乙烯聚合物分子量逐渐增大，溶液粘稠度增加，因此看到的淡蓝逐渐消失，溶液为乳白加深。蓝荧光与体系中乳胶粒径的大小变化有关，刚开始形成极小的乳胶粒会看到浅蓝。
(2) 若在本实验体系中采用油溶性引发剂，实验结果将如何？如果先升温后加入引发剂，将会产生什么影响？
解：①采用油溶性引发剂，乳液聚合应当让引发剂在水相中分解产生自由基，然后由胶束捕获后引发增长。如果用油溶性引发剂，那么引发剂开始会直接溶解在单体中，跟乳液聚合无关。因为乳液聚合是交替引发、终止，从而延长了增长时间，使得同时获得高分子量与高速率。如果引发剂直接溶解在了单体里，感觉有点像无数的小本体。
②如果先升温后加入引发剂，过硫酸铵引发剂快速分解为自由基，水中自由基浓度升高，自由基由水相向胶束中扩散速率增大，形成乳胶粒数目增大，粒径减小，在引发初期，容易形成暴聚，不易控制反应进度。
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