苯丙乳液的制備

       一、實驗?zāi)康模?nbsp;

       1、掌握用乳液聚合法制備高分子材料的一般原理和合成方法；  
       2、了解目標(biāo)乳合物的設(shè)計原理。 二、實驗原理（概述）：   

乳液聚合是以水為連續(xù)相（分散劑），在表面活性劑（乳化劑）存在下，使聚合反應(yīng)發(fā)生在由乳化劑形成的乳膠粒內(nèi)部（即表面活性劑形成的膠束作為微反應(yīng)器），制備高分子材料的一種方法。

       目前，因為在世界范圍內(nèi)采用乳液聚合法制備大量的、各種類型的乳液聚合物和聚合物乳液產(chǎn)品，因此乳液聚合被廣泛應(yīng)用于各個技術(shù)領(lǐng)域，成為不可缺少的材料或工作物質(zhì)。特別是人們環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng)，乳液聚合技術(shù)已成為制備“環(huán)境友好材料”的主要方法。在工業(yè)生產(chǎn)中有多種用途： 

        （1）用乳液聚合法可大量生產(chǎn)合成橡膠如丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、聚丙烯酸酯橡膠等。  
       （2）用乳液聚合法生產(chǎn)合成塑料、合成樹脂。如聚氯乙烯樹脂、樹脂、聚四氯乙烯樹脂、聚丙烯酸樹脂等。 

       （3）用乳液聚合生產(chǎn)各種用途的聚合物乳液，如各種粘合劑（聚醋酸乙烯脂乳液—白膠等）、涂料（如建筑涂料、金屬涂料、木制器涂裝涂料等）。   

       乳液聚合技術(shù)較本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合相比較，有許多重要特點、優(yōu)點，既可制備高分子量的聚合物，又有高的聚合反應(yīng)速率。反應(yīng)體系易散熱，有利于聚合反應(yīng)的控制。生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，操作方便，靈活性大，代表了環(huán)境保護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向，很多場合下，聚合物乳液可直接利用。因此，近年來乳液聚合技術(shù)發(fā)展很快，特別是在聚合技術(shù)上派生、發(fā)展了多種新技術(shù)、新方法。  

       乳液聚合體系主要有四大組分：單體、分散介層（水）、乳化劑、引發(fā)劑，其次還有用了pH調(diào)節(jié)并改善乳液流動性的電解層，pH調(diào)節(jié)用的中和劑等。依據(jù)反應(yīng)單體與反應(yīng)性質(zhì)，來選用不同的乳化劑。 乳化劑是決定乳液穩(wěn)定性的最主要因素，對反應(yīng)速率、乳液粘度、膠粒尺寸等也有很主要的作用。乳化劑的選擇除單體要求的種類外，一般以體系要求的HLB值決定其配比和用量，而且多以非離子型與離子型乳化劑復(fù)配，常用的乳化劑如下：   

       用于乳液聚合的引發(fā)劑主要是以過氧化氫為母體的衍生物，如過硫酸銨（NH4）2S2O8、過硫酸鉀K2S2O8 、有機(jī)過氧化氫，對某些體系，還可采用其他熱分解引發(fā)劑如芳基偶氮氨基化合物等。  

       經(jīng)典的乳液聚合物工藝的定性理論 

       （用以描述乳液聚合體系中各種物料所處的狀態(tài)及它們之間的相互影響、相互作用和相互轉(zhuǎn)化規(guī)律）將乳液聚合過程分為四個階段：  

       分散階段：乳化劑在分散相（水）中形成膠束：加入部分單體后，在攪拌作用下，部分形成單體珠滴、部分增溶在乳化劑形成的膠束中或溶解在水相中。乳化劑、單體化水相、單體珠滴和膠束之間建立動態(tài)平衡。
       階段Ⅰ（成核階段）：水溶性引發(fā)劑加入到體系中后，在反應(yīng)溫度下引發(fā)劑在水相中開始分解出初始自由基，或擴(kuò)散到膠束中或在水相引發(fā)聚合，或擴(kuò)散到單體珠滴中。無論那種情況都可引發(fā)單體聚合形成乳膠粒。 

       在階段Ⅰ，乳化劑有四個去處，即形成膠束、吸附在乳膠粒表面上、吸附在單體珠滴表面上及溶解在水中。單體也有四個去向，即形成單體珠滴、分布在乳膠粒中、分布在增溶膠束中，或溶解在水中，此時乳化劑和單體在水相、單體珠滴、乳膠粒和膠束之間建立動態(tài)平衡，直到膠束耗盡后，標(biāo)志階段Ⅰ結(jié)束。  階段Ⅱ（乳膠粒長大階段）： 

       聚合反應(yīng)發(fā)生在乳膠粒中，逐漸加入的單體形成單體珠滴，單體由單體珠滴通過水相擴(kuò)散到乳膠粒中，在其中進(jìn)行聚合反應(yīng)，使乳膠粒長大，此時，乳化劑和導(dǎo)體在乳膠粒、水相和單體珠滴間建立動態(tài)平衡。單體珠滴消失。標(biāo)志階段Ⅱ結(jié)束。 

       階段Ⅲ（聚合反應(yīng)完成階段）：在該階段，膠束和單體珠滴都不見了。絕大多數(shù)未反應(yīng)的單體集中在乳膠粒內(nèi)部，只有極少數(shù)的單體溶解在水相中，單體和乳化劑在水相和乳膠粒之間建立動態(tài)平衡。水相中的引發(fā)劑分解出自由基，擴(kuò)散到乳膠粒中，在乳膠粒中引發(fā)聚合，使乳膠粒中的單體逐漸降低。使單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大至反應(yīng)結(jié)束。   

正是乳膠聚合的定性理論決定了聚合反應(yīng)反應(yīng)嚴(yán)格的操作步驟。