李春华
芜湖职业技术学院轻化系 08高材班 80309123
摘要
本文采用常用的化学法，以非离子型乳化剂，分批加入引发剂和单体，制备稳定的聚醋酸乙烯酯乳液。并分析几个影响产品性能的重要因素。 关键词: 聚醋酸乙烯酯 PVAc 乳液合成
一、 引言
聚醋酸乙烯酯乳液是胶黏剂中仅次于酚醛树脂胶和酚醛树脂的大品种之一。其优异的性能，特别是对纤维材料和多孔材料的粘接性能极好，使其在木材加工、书籍装订、包装、纺织、建筑等工业部门及家庭用胶得到广泛应用[1]。
二、实验部分
1、实验原理
聚醋酸乙烯酯乳液（PVAc），又称为聚醋酸乙烯乳液，俗称白乳胶。是一种白粘稠液体，具有配置简单使用方便，固化速度快，初粘力好，较高的粘结强度等优点。Vac乳液聚合最常用的方法是化学法，以水为分散介质，单体在乳化剂的作用下分散，并使用水溶性的引发剂引发单体聚合的方法，所生成的聚合物以微细的粒子状分散在水中的乳液[2]。
地外生命 乳化剂的选择对稳定的乳液聚合十分重要，起到降低溶液表面张力，使单体容易分散成小液滴，并在乳胶粒表面形成保护层，防止乳胶粒凝聚。常见的乳化剂分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种，一般多使用离子型和非离子型配合使用[1]。由于醋酸乙烯酯在水中有较高的溶解度，而且容易水解，产生的乙酸会干扰聚合；同时，醋酸乙烯酯自由基十分活泼，链转移反应显著。因此，除了乳化剂，醋酸乙烯酯乳液生产中一般还加入聚乙烯醇来保护胶体。本合成实验采用非离子型乳化剂聚乙烯醇和OP-10混合使用以提高乳化效果和乳液稳定性。 本实验聚合反应采用过硫酸铵为引发剂，按自由基聚合的反应历程进行聚合，主要聚合反应[3]式如下:
为使反应平稳进行，乳液聚合通常在装备回流冷凝管的搅拌反应釜中进行（如图所示）：加入乳化剂、引发剂水溶液和单体后，一边进行搅拌，一边加热便可制得乳液。乳液聚合温度一般控制在70～90℃之间，pH值在2～6之间。由于醋酸乙烯酯聚合反应放热较大，反应温度上升显著，一次投料法要想获得高浓度的稳定乳液比较困难。
本实验分两步加料反应，第一步加入少许的单体、引发剂和乳化剂进行预聚合，可生成很小的乳胶粒子。第二部，继续滴加单体，分次加入引发剂，直到单体加完后一次把剩下的引发剂加完。这样整个过程在一定的搅拌速度下使其乳胶粒子继续长大。由此得到的乳胶粒子，不仅大，而且粒度分布均匀。
2、仪器与配方
机械搅拌器一套，电热套一个，球形冷凝管一个，250ml四口烧瓶一个，100ml滴液漏斗一个，100℃温度计一支，250ml烧杯一个 ，10mL、 100mL量筒各一个，固定夹若干，广泛pH试纸。
药品名称 | 用量，g |
聚乙烯醇溶液（自制） | 100 |
聚醋酸乙烯酯 (工业级) | 40 |
10%过硫酸氨（AR） | 5 |
OP-10 | 1 |
DBP （AR） | 5 |
10%NaHCO3（AR） | 3 | 金属表面耐磨涂层
心心board乙二醇（AR） | 戈登模型5 |
去离子水 | 90 |
| |
3、实验步骤
在有搅拌器、温度计、冷凝管的250mL的四口烧瓶中加入90mL水，PVA80.5g；开动搅拌机，升温至90℃左右维持至PVA完全溶解；然后降温至60℃以下，加入1gOP-10和1g辛醇，加完搅拌10-15min，让其充分乳化，形成胶束。
接着加入10mL醋酸乙烯酯单体和5-6mL10%过硫酸铵溶液升温至65℃左右，适时缓慢升温，
进行活化，有回流现象出现，聚合反应开始，控制反应温度在70℃-80℃之间保持20min左右。然后滴加剩余醋酸乙烯单体35mL，45min内均匀滴加完成，滴加过程中，温度控制在80℃-90℃之间，滴加单体的同时每15min加入引发剂0.5g；单体滴加完后加入剩余的全部引发剂溶液，然后在85℃-95℃之间保温半小时，降温至40℃以下，加入乙二醇5g，DBP5g，再用NaHCO3调节pH值在5-6之间。
三、结果与讨论
本实验制得的产品达到预期目标，但粘度较大转化率较低。原因在于实验时间的压缩降低了转化率。
影响最终产品质量的因素较多，主要有总结以下因素：[4]
1、乳化剂
对于不同浓度的V Ac乳液聚合，聚合速率与乳化剂总量有关。由乳化剂构成的胶束是乳胶粒子的主要来源，乳化剂用量增大，胶液中的乳胶胶束和乳胶粒子增多，所生成的乳胶粒子数目增多，增容作用也就越显著，从而能更有效地从水相中吸收自由基加快聚合速
率。
2、引发剂
对于不同浓度的引发剂，其引发速率是不同的。引发剂用量越大反应速率越快。这是由于增加了引发剂的用量，在水相中就会生成更多的自由基，一方面会导致自由基在水相中的扩散速度加快，，在胶束中引发聚合，单体转化率增大并生成更多的大分子链，从而加大了乳胶粒子的体积，另一方面会导致水相中成核速率增大，这两方面都会使聚合速率增大。
3、温度
温度是对本实验影响比较明显的一个因素，特别在初始反应阶段，温度高乳液粘度大，反之下降[5]。这是由于活化反应是吸热反应所以反应温度的提高，有利于活性基团的形成，接枝率提高，粘度增高。但为了能控制反应，保证聚合反应热的及时排除，产物的高分子量和低粘度，反应温度必须保持在70℃-80℃之间。
cdma1x4、搅拌速度
在聚合过程中搅拌主要是是反应物混合均匀，并导出反应热，如果搅拌速率太慢反应速率将减慢，热量将无法及时排出，不利于反应得进行，搅拌速率太快，可能造成溶液飞溅，破乳。所以在本实验中保持搅拌速度在200r/min左右，反映结束阶段搅拌速度可以适当减低。
四、结论
综上所述，选择适当的乳化剂、引发剂、温度、搅拌速度等因素对制备高质量产品是十分必要的。由于本实验的时间限制制得的产品分子量较小，但粘度较大是因为初期加热过快引起的。
参考文献
[1]潘祖仁.高分子化学[M]. 4版. 北京： 化学工业出版社，2007.4：143-146
[2]、肖孝辉， 刘俊华，吴锦彪 杜敬星． 改性聚醋酸乙烯酪乳液涂料的研究[ J ] ． 化工技术与开发，2 0 0 2 ，3 1 ( 3 ) ： 1 5 —1 6
[3]、高炜斌，工海霞，李敏．乳液聚合中单体醋酸乙烯酯与保护胶体聚乙烯醇的接枝反应研究《中国胶粘剂》 2005(7): 1-5
[4]、杨宝武．聚醋酸乙烯酯乳业研究进展[J] ． 胶体与聚合物 1999,19（4）：21-24
[5]、孙付霞，张悦庭． 影响聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液粘度的几种因数的探讨[J] ．化学与黏合，2003（3）:119-120.
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