1、乳液聚合性质及有关参数的测定乳液聚合性质及有关参数的测定11.1 乳液类型的测定 11.1.1 O/W及W/O型乳液的确定 染料溶解法 相稀释法 电导法 荧光法O/W or W/O？乳胶粒表面正电？乳胶粒表面正电or负电负电? 乳胶粒电性的测定电泳法 将待测乳液稀释至固含量大约为10% 微型电泳池：池子两端各装一个微型铂电极，小电池与两电极相通后，在显微镜在观察乳胶粒的运动。若向负极移动则为乳胶粒带正电的乳液；若向正极移动则为乳胶粒带负电的乳液 较大的电泳池：通电后可以肉眼观察到带电的乳胶粒集中在一个电极周围。可以加入染料便于观察，但要注意染料本身所产生的带电离子会使乳胶粒聚集而发生凝聚。11
2、.1 乳液类型的测定 将成品乳液样品置于比色管中，肉眼观察其状态。若乳液均匀细腻，不分层，无沉淀，无可见凝胶块，则稳定；否则不稳定。 对于苯丙、乙丙、纯丙等大多数聚合物乳液来说，因为乳胶粒很细，所以多半呈半透明状，并泛蓝光。其透明度越高，蓝光越足，则稳定性越大，乳液质量越高。 按照GB/T 11175-2002和JIS K6828：1996标准规定的方法，把聚合物乳液用玻璃棒刮涂在玻璃片上，进行目测。若乳液膜均匀细腻，无可见粗粒子，无异物，则合格。11.2 乳液外观检验 将大约2g聚合物乳液试样放入直径为4cm的铝盘中，盖上铝盖，称重，然后将其置于设有通风装置的烘箱中，在115oC下干燥20m
3、in后，称重，即可计算得固体含量。 软聚丙烯酯类，较高温度（120oC） 增塑聚合物乳液（增塑剂挥发），较低温度（105oC）和较长干燥时间（如2h） 需用已知固含量的乳液作空白试验，校正铝盘面积、干燥温度及增塑剂挥发性等因素对试验结果的影响 按照GB/T 11175-2002和JIS K6828:1996标准规定，测定聚合物乳液固含量的条件为在105oC2oC下烘干60min5min 快速测定聚合物乳液固含量的方法：把盛有乳液的铝盘置于250W红外干燥器中，只需几分钟就能自动显示测定结果。11.3 乳液固含量的测定 黏度是聚合物乳液的一个重要技术指标，乳液的稳定性和施工性能与其黏度密切相关乳
4、液黏度越大，其稳定性越高 乳液聚合及其后的输送、贮存和应用；施工足够的黏度 作涂料时，若黏度太高，其流平性不好，涂膜光泽度差；而黏度太低，涂料易流挂，同时涂料会向基质毛细孔道内渗透。一方面会使基质变硬，另一方面会造成聚合物流失，成膜物质减少，影响产品性能 黏度和流体性质的关系： 低黏度牛顿流体，黏度随剪切率变化不大； 黏度较大屈服-假塑性流体，越过屈服点后，黏度随剪切率而下降 黏度很大触变性流体，黏度随剪切时间而变化 高固含量胀塑性流体，黏度随剪切率增大而升高 聚合物乳液大多属于非牛顿流体，用于测定乳液黏度的仪器应能在010000S-1的宽剪切率范围内测定剪切应力随剪切速率的变化关系。有冷却装
5、备，恒湿恒温房间。 准确度不高的场合：旋转圆筒黏度计、毛细管黏度计、落球黏度计、气泡上升黏度计、涂4#杯等设备近似测定11.4 乳液黏度的测定 (1) 机械稳定性 待测聚合物乳液过100目的标准筛过滤 高速搅拌（浆端速度6096m/min,10min） 所生成的沉淀通过100目标准筛过滤，干燥，称重 干态滤出物在聚合物乳液初始固含量中所占的分数即为乳液的机械稳定性，分数越大，稳定性越差 (2) 冻融稳定性 10g聚合物乳液试样置于15ml的塑料瓶中 (-201)oC的冰箱中冷冻16h，30oC下熔化16h 经历上述过程一次若不破乳，稠度不变，冻融指数加1 冻融指数越大，冻融稳定性越高；若冻融指
6、数为零，则该乳液不抗冻，必须在5oC以上贮存和运输 (3) 高温稳定性 50g试样装入测试瓶中，在60oC下保持5天，观察记录状态变化 没有发生变化的乳液说明其高温稳定性好；发生沉淀或出现凝胶的乳液，其高温稳定性差11.5 乳液稳定性的测定 (4) pH稳定性 两只测试管中个装入5g待测乳液试样，分别加入1mL（1mol/L）盐酸和1mL（1mol/L）KOH 摇匀，测定两试管中物料的pH值，并观察乳液是否稳定 在室温下放置24h，再观察乳液是否稳定 若无明显变化，则所测乳液pH稳定性好 钙离子稳定性：化学稳定性表征其承受电解质能力 在20mL的刻度试管中加入16mL聚合物乳液试样 再加入4m
7、L 0.5%的CaCl2溶液，摇匀，静置48h 若不出现凝胶且无分层现象，则钙离子稳定性合格；若有分层现象，量取下层（或上层）清液高度，清液高度越大，钙离子稳定性越差 稀释稳定性 将乳液稀释到固体含量为3% 把30mL稀释后的乳液倒入试管中，液柱高20cm，放置72h 测量上部清液和沉淀部分的体积即可知其稀释稳定性11.5 乳液稳定性的测定 在一定的低温条件下，聚合物乳液中的水分挥发后，乳液仍为离散的颗粒，并不能融为一体。在高于某一特定的温度时，水分挥发以后，各乳胶粒中的聚合物会互相渗透，互相扩散，熔结为一体而形成连续透明的薄膜。能够成膜的温度下限值叫最低成膜温度（MFT）。聚合物乳液的一个重
8、要性能指标，进行配方设计，确定应用条件和施工工艺。 在最低成膜温度测定仪上测定。该仪器的主体为一块温度梯度板，在板上由冷端到热端均匀地分布。若将待测聚合物乳液杨平均匀地涂在梯度板上，待水分挥发后，将在某一位置处出现一条分界线，在该线高温一侧形成透明而连续的薄膜，而在低温一侧则呈开裂、粉化或白垩状，这条分界线所对应的温度即为最低成膜温度MFT。11.6 乳液最低成膜温度的测定 乳胶粒尺寸及尺寸分布是聚合物乳液的重要参数。 乳液聚合物的性能、聚合物乳液的许多重要性质以及在乳液聚合反应过程中的聚合反应速率等与之密切相关 能否准确而快速地测定，不仅关系到能否实现乳液聚合反应过程的合理控制，关系到产品的
9、质量，而且关系到聚合物乳液的推广应用 常用方法有六种：光散射法消光法肥皂滴定法离心法电子显微镜法水动力色谱法。其中能测乳胶粒的平均直径；除了可以得到乳胶粒平均直径外，还可得到乳胶粒的尺寸分布。11.7 乳胶粒尺寸及尺寸分布的测定11.7.1 光散射法 一束光照射在乳胶粒上后会向各个方向散射，在与主光束成角的方向上的散射光强与入射光强之比称为相对光强，用I表示，用光散射仪来测定。 I是散射角及参数与m的函数。动态光散射动态光散射动态光散射Dynamic Light Scattering (DLS)，测量光强的波动随时间的变化。DLS技术测量粒子粒径，具有准确、快速、可重复性好等优点，已经成为纳米
10、科技中比较常规的一种表征方法。随着仪器的更新和数据处理技术的发展，现在的动态光散射仪器不仅具备测量粒径的功能，还具有测量Zeta电位、大分子的分子量等的能力。 基本原理基本原理粒子的布朗运动粒子的布朗运动Brownian motionBrownian motion导致光强的波动导致光强的波动微小粒子悬浮在液体中会无规则地运动 布朗运动的速度依赖于粒子的大小和媒体粘度，粒子布朗运动的速度依赖于粒子的大小和媒体粘度，粒子越小，媒体粘度越小，布朗运动越快。越小，媒体粘度越小，布朗运动越快。 Stokes - Einstein方程方程DT 为颗粒的平移扩散系数，kB 为Boltzman 常量, T 为
11、绝对温度,为溶液粘度, d 为粒子直径.动态光散射实验装置图1、样品制备：不要让样品中混有大颗粒物质。、样品制备：不要让样品中混有大颗粒物质。 先将样品离心，先将样品离心，12000g离心离心5分钟分钟,离心时的温度视样品要求而定。取上层离心时的温度视样品要求而定。取上层样品过滤，滤膜的选择要视样品分子大小而定，对蛋白质样品通常用样品过滤，滤膜的选择要视样品分子大小而定，对蛋白质样品通常用0.02µm的滤膜，如果目标分子在的滤膜，如果目标分子在100kD以上，建议用以上，建议用0.1µm的滤膜。过滤后的样品直接加样到样品室中的滤膜。过滤后的样品直接加样到样品室中 2、加
12、样步骤、加样步骤 将加样针伸到样品池的底部，一边加样一边缓缓向上提起加样针，以免将加样针伸到样品池的底部，一边加样一边缓缓向上提起加样针，以免形成气泡，然后盖上样品池的盖子。注意，加样针不能碰到样品池的窗形成气泡，然后盖上样品池的盖子。注意，加样针不能碰到样品池的窗口，否则会留下划痕，影响测量。口，否则会留下划痕，影响测量。 分布系数分布系数(particle dispersion index,PDI)(particle dispersion index,PDI)分布系数体现了粒子粒径均一程度，是粒径表征的一个重分布系数体现了粒子粒径均一程度，是粒径表征的一个重要指标。要指标。 0.05 0.
13、05单分散体系，如一些乳液的标样。单分散体系，如一些乳液的标样。 0.08 0.7 0.7尺寸分布非常宽的体系，很可能不适合光散尺寸分布非常宽的体系，很可能不适合光散射的方法分析。射的方法分析。3、数据分析、数据分析 11.7.2 电子显微镜法 拍摄好的电子显微镜照片的方法：拍摄好的电子显微镜照片的方法：11.7.3 水动力色谱法简便、快捷测定乳胶粒直径及其分布，简便、快捷测定乳胶粒直径及其分布，20世纪世纪70年代以来发展年代以来发展较快，以实现生产过程的在线测量较快，以实现生产过程的在线测量淋洗液为水 11.8.1 显微镜照相法显微镜照相法 轻轻摇晃待测乳液瓶子，用轻轻摇晃待测乳液瓶子，用
14、10mL医用注射器从乳医用注射器从乳液深度的中点取样约两滴液深度的中点取样约两滴 再将约再将约4mL 10%的乳化剂溶液吸入注射器，轻摇使的乳化剂溶液吸入注射器，轻摇使其混合均匀其混合均匀 再显微镜两个玻璃载片中间夹上两条厚度约为再显微镜两个玻璃载片中间夹上两条厚度约为0.1mm的有机玻璃窄片，在形成的很窄的狭缝里面的有机玻璃窄片，在形成的很窄的狭缝里面注入注射器内冲稀后的乳液注入注射器内冲稀后的乳液 放到显微镜观察，选择代表性区域拍摄照片放到显微镜观察，选择代表性区域拍摄照片35张，张，每张照片上至少包括每张照片上至少包括100个单体珠滴。个单体珠滴。 从照片上对不同尺寸级别的单体珠滴进行测
15、量和计从照片上对不同尺寸级别的单体珠滴进行测量和计数数 根据所得数据作出单体珠滴尺寸分布图，并计算单根据所得数据作出单体珠滴尺寸分布图，并计算单体珠滴平均直径体珠滴平均直径11.8 单体珠滴尺寸及尺寸分布测定这种方法所测数据准备可靠，但需要在照片上一个一个地测这种方法所测数据准备可靠，但需要在照片上一个一个地测量珠滴尺寸并计数，需要花费很多时间，作大量重复劳动。量珠滴尺寸并计数，需要花费很多时间，作大量重复劳动。 11.8.2 计数法计数法 Coulter计数器，广泛地计数器，广泛地用来测定粒径在用来测定粒径在2300m之间的固体颗之间的固体颗粒的平均尺寸及尺寸分布，粒的平均尺寸及尺寸分布，也
16、可用在液滴尺寸和尺寸也可用在液滴尺寸和尺寸分布的测定上。分布的测定上。 设定单体珠滴直径的上下设定单体珠滴直径的上下限并划分为限并划分为16个尺寸间隔个尺寸间隔 挥发性较大的单体影响数挥发性较大的单体影响数据正确性和重复性据正确性和重复性 也可用该计数器方便测定也可用该计数器方便测定乳胶粒的平均直径及尺寸乳胶粒的平均直径及尺寸分布分布11.8 单体珠滴尺寸及尺寸分布测定100 m的小孔1% NaCl水溶液细管与真空泵相连水银真空计电极电极 10.9.1 形丝法形丝法11.9 乳液表面张力的测定常用测定方法有毛细管上升法、气泡压力法、珠滴重量法、环形常用测定方法有毛细管上升法、气泡压力法、珠滴重
17、量法、环形丝法以及丝法以及形丝法，仅后三者适合于测定乳液表面张力。形丝法，仅后三者适合于测定乳液表面张力。液膜被撕裂瞬间，接触角接近为零，表面张力垂直向下，由静力平衡条件得：l为形丝长度即可通过乔里秤测定由虎克定律：弹簧弹性系数形丝在液膜被撕裂和浸入液体前乔里秤读数之差 11.9.2 珠滴重量法珠滴重量法11.9 乳液表面张力的测定珠滴增大到其重量正好等于表面张力时下落：然而，毛细管离开的珠滴质量总是小于上式预计质量，原因一是珠滴边缘不是竖直的；二是下落时不会全部离开管端，总是留下一部分。研究发现，珠滴质量还是r/的函数，即毛细管常数而f(r/)又是(r/V1/3)的函数故令校正系数，查表可得
18、则 黏度小于黏度小于5Pas，没有气泡的聚合物乳液，没有气泡的聚合物乳液 标准韦氏相对密度天平标准韦氏相对密度天平 在空气中及在乳液中能校验标准质量的任何其他比在空气中及在乳液中能校验标准质量的任何其他比重计重计 黏度大且有气泡的聚合物乳液黏度大且有气泡的聚合物乳液 较难测定，若用真空脱气会导致水的损失而造成误较难测定，若用真空脱气会导致水的损失而造成误差差 在高型量筒中，装入已知体积的试样并称重，计算在高型量筒中，装入已知体积的试样并称重，计算得近似相对密度得近似相对密度 个别情况也可稀释后再测乳液相对密度，但该方法个别情况也可稀释后再测乳液相对密度，但该方法只有在相对密度随稀释程度线性变化
19、时才能使用只有在相对密度随稀释程度线性变化时才能使用11.10 乳液相对密度的测定 11.11.1 物理法物理法 仅对像苯乙烯、丙烯酸丁酯等在仅对像苯乙烯、丙烯酸丁酯等在水中溶解度极小的单体有效水中溶解度极小的单体有效 不适用于像醋酸乙烯酯、氯乙烯、不适用于像醋酸乙烯酯、氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等在水中溶解损甲基丙烯酸甲酯等在水中溶解损失较大的单体失较大的单体 测定过程为：将测定过程为：将2025g待测聚待测聚合物乳液试样，合物乳液试样，100g水和少量水和少量消泡剂加入到消泡剂加入到Dean-stark分离分离管中进行蒸馏，单体和水为馏出管中进行蒸馏，单体和水为馏出液，待馏出液分层后，可直接读
20、液，待馏出液分层后，可直接读出单体的体积。出单体的体积。11.11 乳液残余单体含量的测定Dean-stark 11.11.2 化学法化学法 碘量法碘量法 汞盐法汞盐法 11.11.3 气相色谱法气相色谱法 对可能含有的每种单体绘制其标准曲线对可能含有的每种单体绘制其标准曲线利用未反应双键的化学作用！利用未反应双键的化学作用！ 包括游离膜检验和样板模检验包括游离膜检验和样板模检验 游离膜检验项目：拉伸强度、断裂伸长率、弹性、韧性、硬游离膜检验项目：拉伸强度、断裂伸长率、弹性、韧性、硬度、吸水率、透明度等度、吸水率、透明度等 样板膜检验包括：耐水性、耐酸性、耐碱性、耐溶剂性、粘样板膜检验包括：耐
21、水性、耐酸性、耐碱性、耐溶剂性、粘接强度、耐候性、光泽度等接强度、耐候性、光泽度等 涂膜耐水性检验涂膜耐水性检验 用涂布器在玻璃板上涂布成一定厚度（如用涂布器在玻璃板上涂布成一定厚度（如100m）的乳液膜，）的乳液膜，对于对于MFT低的乳液，将其在低的乳液，将其在(352)oC的烘箱中干燥的烘箱中干燥24h；MFT高的乳液则需在高温下烘干高的乳液则需在高温下烘干 把涂有膜的玻璃板平放在印有把涂有膜的玻璃板平放在印有6号字的白纸上，向涂膜滴上号字的白纸上，向涂膜滴上蒸馏水，记录从滴水至出现泛白所需时间及从滴水至看不清蒸馏水，记录从滴水至出现泛白所需时间及从滴水至看不清字迹为止所需时间。泛白时间越
22、长，其耐水性越好字迹为止所需时间。泛白时间越长，其耐水性越好 把涂有膜的玻璃板浸泡在冷水中，观察涂膜的外观、强度、把涂有膜的玻璃板浸泡在冷水中，观察涂膜的外观、强度、附着力等性能的变化。可根据出现泛白、碎裂、脱胶等现象附着力等性能的变化。可根据出现泛白、碎裂、脱胶等现象的时间来判定其耐水性优劣的时间来判定其耐水性优劣 对于耐水性特好的乳液聚合物膜，为了评价其耐水性的相对对于耐水性特好的乳液聚合物膜，为了评价其耐水性的相对高低，除了在冷水中浸泡三昼夜外，还需要进行开水煮沸实高低，除了在冷水中浸泡三昼夜外，还需要进行开水煮沸实验验11.12 乳液聚合物膜的检验十、关于课程论文规范的要求1、使用华东
23、理工大学统一的课程论文封面，封面内容包括课程和学生的基本信息、论文题目、论文要求、教师评语。（见华东理工大学课程论文封面）。2、课程论文根据文科、理工科（外语类）等使用不同格式抄写。文科类论文用纸参见文科类课程论文格式；理工科、外语类论文参见理工科、外语课程论文格式。3、课程论文也可打印，打印格式必须统一：（1）A4纸，单面打印。（2）页面设置：左、右、下边距为2.5厘米，上边距为2.8厘米。4、正文用宋体小4号，字间距设置为“标准”，段落设置为“1.25倍行距”。正文中所有非汉字均用Times New Roman体。表名位于表的正上方，用宋体小五号粗体，图的大小不超过88cm，图名位于图的正下方，用宋体小五号粗体。5、数学公式用斜体，须有编号。6、若有参考文献，其格式为“参考文献”居中，用黑体小二号，段前设置为0磅，段后设置为12磅，著录的内容应符合国家标准（参见华东理工大学学报）。论文题目：自拟论文要求：写一篇关于乳液聚合最新研究进展的综述，参考文献不少于20篇。
