1、王红芳王红芳聚醋酸乙烯酯乳胶聚醋酸乙烯酯乳胶的合成 及性能测定 化学化学082班班 秦圆秦圆 郭荣娟郭荣娟 王昆王昆 邢晓红邢晓红 王雪花王雪花王红芳王红芳聚醋酸乙烯酯乳胶聚醋酸乙烯酯乳胶的合成 1，聚醋酸乙烯酯乳胶聚醋酸乙烯酯乳胶 简介简介 2，实验目的实验目的 3，实验原理实验原理 4，药品及仪器药品及仪器 5，实验步棸实验步棸 6，数据记录及处理数据记录及处理 7，注意事项注意事项王红芳王红芳聚醋酸乙烯酯乳胶聚醋酸乙烯酯乳胶 简介简介 聚醋酸乙烯酯乳液聚醋酸乙烯酯乳液(Polyvinyl acetate,简称简称PVAc)最重要的应用是作为胶粘剂，它除了具有最重要的应用是作为胶粘剂，它除
2、了具有粘接强度大、耐久性好、粘结层坚韧、使用温度粘接强度大、耐久性好、粘结层坚韧、使用温度范围宽、制造成本低廉外，还具有其他胶粘剂不范围宽、制造成本低廉外，还具有其他胶粘剂不可比拟的无毒、无腐蚀和优良的环保性能，在胶可比拟的无毒、无腐蚀和优良的环保性能，在胶粘剂中所占的比例也越来越大。被广泛用于木材粘剂中所占的比例也越来越大。被广泛用于木材加工、家具组装和建筑装潢等领域。加工、家具组装和建筑装潢等领域。PVAc乳液也存在一些缺点，主要是耐水性差，在乳液也存在一些缺点，主要是耐水性差，在湿热条件下其粘接强度会有很大程度下降，其成湿热条件下其粘接强度会有很大程度下降，其成膜的抗蠕变性差。因此，为了
3、更好满足市场的要膜的抗蠕变性差。因此，为了更好满足市场的要求，扩大其应用范围，许多研究者对求，扩大其应用范围，许多研究者对PVAc乳液进乳液进行改性。主要集中在共混、共聚、保护胶体、乳行改性。主要集中在共混、共聚、保护胶体、乳化体系和引发体系等方面。化体系和引发体系等方面。王红芳王红芳2，实验目的 1掌握乳液聚合的实验方法和乳液聚合的掌握乳液聚合的实验方法和乳液聚合的特点。特点。2掌握实验室制备聚醋酸乙烯酯乳液的方掌握实验室制备聚醋酸乙烯酯乳液的方法。法。3了解乳液聚合的配方及乳液聚合中各组了解乳液聚合的配方及乳液聚合中各组分的作用。分的作用。王红芳王红芳3，实验原理 乳液聚合是指单体在溶解有
4、乳化剂的分散介质中乳液聚合是指单体在溶解有乳化剂的分散介质中被分散为增溶胶束，在水溶性引发剂作用下进行被分散为增溶胶束，在水溶性引发剂作用下进行的聚合反应。的聚合反应。乳化剂是高分子乳液聚合的重要成份，乳化剂的乳化剂是高分子乳液聚合的重要成份，乳化剂的选择十分重要。作为表面活性剂，可有利于降低选择十分重要。作为表面活性剂，可有利于降低单体与水的表面张力，增加单体在水中的溶解度，单体与水的表面张力，增加单体在水中的溶解度，形成胶束和乳液单体液滴。常用乳化剂除聚乙烯形成胶束和乳液单体液滴。常用乳化剂除聚乙烯醇外，还有乳化剂醇外，还有乳化剂OP(聚氧乙烯辛酚醚聚氧乙烯辛酚醚)和聚氧和聚氧乙烯蓖麻油等
5、。通常使用复合型乳化剂。乳化剂乙烯蓖麻油等。通常使用复合型乳化剂。乳化剂用量通常为用量通常为0.3%0.5%。王红芳王红芳3，实验原理 临界胶束浓度临界胶束浓度CMC、亲水亲油平衡值、亲水亲油平衡值HLB和和三相三相平衡温度平衡温度是乳化剂最重要的是乳化剂最重要的三个性能指标三个性能指标。将能。将能够形成胶束的最低乳化剂的浓度称为够形成胶束的最低乳化剂的浓度称为“临界胶束临界胶束浓度浓度”。亲水亲油平衡值。亲水亲油平衡值HLB的大小反应乳化剂的大小反应乳化剂的亲水、亲油性倾向的相对大小；的亲水、亲油性倾向的相对大小；则是乳化剂在水中能够以分子分散、胶束和凝胶则是乳化剂在水中能够以分子分散、胶束
6、和凝胶（即未完全溶解的乳化剂）三种状态稳定存在的（即未完全溶解的乳化剂）三种状态稳定存在的最低温度。高于此温度时凝胶完全溶解胶束，体最低温度。高于此温度时凝胶完全溶解胶束，体系中只存在分子分散和胶束两种分散状态的乳化系中只存在分子分散和胶束两种分散状态的乳化剂，此时的乳液就相当稳定；低于此温度时凝胶剂，此时的乳液就相当稳定；低于此温度时凝胶析出，胶束浓度大大降低从而失去乳化作用，因析出，胶束浓度大大降低从而失去乳化作用，因此此必须选择三相平衡点低于聚合反应温度的乳化必须选择三相平衡点低于聚合反应温度的乳化剂才能够保证乳液聚合反应顺利进行。剂才能够保证乳液聚合反应顺利进行。王红芳王红芳3，实验原
7、理 非离子型乳化剂不存在三相平衡点而只存在非离子型乳化剂不存在三相平衡点而只存在“浊浊点点”。所谓浊点是指非离子型乳化剂具有乳化作。所谓浊点是指非离子型乳化剂具有乳化作用的最高温度，高于此温度时乳化剂与水发生相用的最高温度，高于此温度时乳化剂与水发生相分离而沉淀析出，不再具有乳化作用，所以选择分离而沉淀析出，不再具有乳化作用，所以选择非离子型乳化剂时必须选择浊点高于聚合反应温非离子型乳化剂时必须选择浊点高于聚合反应温度的乳化剂。度的乳化剂。在乳液聚合中，有两种粒子成核过程，即在乳液聚合中，有两种粒子成核过程，即胶束成胶束成核核和和均相成核均相成核。醋酸乙烯酯为水溶性较大单体，。醋酸乙烯酯为水溶
8、性较大单体，28下在水中溶解度为下在水中溶解度为2.5。因此它。因此它主要以均相主要以均相成核形成乳胶粒成核形成乳胶粒。均相成核即水相聚合生成的短。均相成核即水相聚合生成的短链自由基在水相中沉淀出来。沉淀粒子从水相和链自由基在水相中沉淀出来。沉淀粒子从水相和单体滴液吸附乳化剂分子而稳定。接着又扩散入单体滴液吸附乳化剂分子而稳定。接着又扩散入单体，形成乳胶粒的过程。单体，形成乳胶粒的过程。王红芳王红芳3，实验原理 主要聚合反应式如下：SOOOSOSOO2R+H2CCHOCOCH3RCH2CHOCOCH3+H2CCHOCOCH3CH2CHOCOCH3CH2CHOCOCH32CH2CH2OCOCH3
9、+HCCHOCOCH3RCH2CHCHCH2CCOCH3OH3COO或王红芳王红芳3，实验原理 在乳液聚合中，为了使聚合反应平稳地进在乳液聚合中，为了使聚合反应平稳地进行，通常都需要将单体和引发剂分批次加行，通常都需要将单体和引发剂分批次加入，或者采用连续滴加的方式。本实验入，或者采用连续滴加的方式。本实验分分两步加入少许的单体两步加入少许的单体、引发剂引发剂和和乳化剂进乳化剂进行预聚合行预聚合，可生成很小的乳胶粒子，再滴可生成很小的乳胶粒子，再滴加单体加单体，在一定的搅拌条件下使其在原来在一定的搅拌条件下使其在原来形成的乳胶粒子上继续生长得到的乳胶粒形成的乳胶粒子上继续生长得到的乳胶粒子，不
10、仅粒度较大，而且粒度分布均匀。子，不仅粒度较大，而且粒度分布均匀。这样保证了乳胶在分子量较大时仍具有较这样保证了乳胶在分子量较大时仍具有较低的黏度。低的黏度。聚乙烯醇具有保护胶体的作用，用量为单体量的2%4%。王红芳王红芳4，试验仪器及试剂，试验仪器及试剂 1仪器：机械搅拌器，恒温水浴锅，控温仪器：机械搅拌器，恒温水浴锅，控温温度计，温度计，250ml三颈瓶，三颈瓶，50ml恒压滴液漏恒压滴液漏斗，回流冷凝管。斗，回流冷凝管。2试剂：聚乙烯醇，乳化剂试剂：聚乙烯醇，乳化剂OP-10，醋酸，醋酸乙烯酯，过硫酸铵，邻苯二甲酸二丁酯，乙烯酯，过硫酸铵，邻苯二甲酸二丁酯，碳酸氢钠。碳酸氢钠。王红芳王红
11、芳5，实验步棸 1安装好实验装置，检查电动搅拌器是否正常安装好实验装置，检查电动搅拌器是否正常工作。工作。2将称量好的将称量好的6克乳化剂聚乙烯醇、克乳化剂聚乙烯醇、1克助乳化克助乳化剂剂OP-10、78克去离子水加入三颈瓶中，开启搅克去离子水加入三颈瓶中，开启搅拌器，溶解后加入单体拌器，溶解后加入单体20克。用克。用5毫升水溶解毫升水溶解1克克的过硫酸铵，一半溶液加入三颈瓶中，加热。的过硫酸铵，一半溶液加入三颈瓶中，加热。3控制瓶内温度为控制瓶内温度为6570。将。将40g单体醋酸单体醋酸乙烯酯加入滴液漏斗，匀速地往瓶中滴加，控制乙烯酯加入滴液漏斗，匀速地往瓶中滴加，控制在在30min加完。
12、加完。王红芳王红芳5，实验步棸 4将余下一半的过硫酸铵溶液加入三颈瓶将余下一半的过硫酸铵溶液加入三颈瓶中，再将余下的中，再将余下的20g单体醋酸乙烯酯滴加入单体醋酸乙烯酯滴加入三颈瓶中。三颈瓶中。5将温度升高至将温度升高至9095，升温速度以不，升温速度以不产生泡沫为宜，在此温度下聚合至无回流产生泡沫为宜，在此温度下聚合至无回流液产生为止。液产生为止。6冷却降温至冷却降温至50，加入，加入5ml水配制的水配制的0.25g碳酸氢钠溶液，再加入碳酸氢钠溶液，再加入10g邻苯二甲邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂），搅拌冷却至室温。酸二丁酯（增塑剂），搅拌冷却至室温。王红芳王红芳实验装置图王红芳王红芳 6，数
13、据记录及处理数据记录及处理 7，注意事项注意事项（1）单体醋酸乙烯酯是一种低分子量的合成）单体醋酸乙烯酯是一种低分子量的合成树脂，具有酸性气味，外观为无色的液体，树脂，具有酸性气味，外观为无色的液体，不溶于水。沸点不溶于水。沸点7173。高度易燃，应。高度易燃，应远离火种存放。使用时应避免吸入蒸气。远离火种存放。使用时应避免吸入蒸气。（2）本实验添加的聚乙烯醇具有保护胶体的）本实验添加的聚乙烯醇具有保护胶体的作用，用量应控制为单体量的作用，用量应控制为单体量的2%4%。王红芳王红芳聚醋酸乙烯酯乳胶聚醋酸乙烯酯乳胶的性能测定 性能：性能：外观、固含量、外观、固含量、PH值、粘度、聚合稳定性、值、
14、粘度、聚合稳定性、稀释稳定性、吸水性、成膜性、凝胶率等。稀释稳定性、吸水性、成膜性、凝胶率等。（1）pH 值用精密值用精密pH 试纸测定。试纸测定。（2）粘度的测定。使用乌氏粘度计测定聚）粘度的测定。使用乌氏粘度计测定聚乙酸乙烯酯乳液的粘度乙酸乙烯酯乳液的粘度,测试温度为测试温度为30 。王红芳王红芳聚醋酸乙烯酯乳胶聚醋酸乙烯酯乳胶的性能测定（3）聚合稳定性）聚合稳定性A，用，用100目的金属网过滤一定质量的乳液目的金属网过滤一定质量的乳液(作为实验试样作为实验试样),滤渣用水仔细洗涤后滤渣用水仔细洗涤后,烘烘干至恒重干至恒重,称其质量为称其质量为W1,试样中聚合用单试样中聚合用单体质量为体质
15、量为W0,则则 聚合稳定性聚合稳定性(%)=（W 1W 0）100%B，观察乳液聚合过程中是否出现大量肉眼，观察乳液聚合过程中是否出现大量肉眼可见的粗粒子、乳化不完全、凝聚破乳等可见的粗粒子、乳化不完全、凝聚破乳等现象，出现上述情况，视为聚合不稳定。现象，出现上述情况，视为聚合不稳定。王红芳王红芳聚醋酸乙烯酯乳胶聚醋酸乙烯酯乳胶的性能测定（4）耐水性的测定。聚乙酸乙烯酯乳液涂）耐水性的测定。聚乙酸乙烯酯乳液涂在玻璃板上在玻璃板上,在常温下成膜在常温下成膜,将玻璃板的将玻璃板的2/3部分浸人水中部分浸人水中,记录膜完全脱落的时间记录膜完全脱落的时间,通通过脱落时间来表征其耐水性过脱落时间来表征其耐水性,时间越长耐水时间越长耐水性越好。性越好。（5）成膜时间的测定。将一定量的聚乙酸）成膜时间的测定。将一定量的聚乙酸乙烯酯乳液倒在玻璃片上乙烯酯乳液倒在玻璃片上,使之流成均匀平使之流成均匀平滑的一层滑的一层,自然干燥后成膜自然干燥后成膜,准确记录成膜准确记录成膜的时间的时间,每个样品进行每个样品进行3 组平行试验组平行试验,求其求其平均值平均值,即为最终侧得的成膜时间即为最终侧得的成膜时间王红芳王红芳
