反相乳液聚合法

1、2021-10-29反相乳液聚合法XXX 5. 21. 2014材料制備方法乳液聚合法背景原理應(yīng)用及展望文獻(xiàn)陳述一、背景知識(shí)乳液聚合是制備聚合物的一種重要技術(shù)，最早的關(guān)于乳液聚合方法的報(bào)道出現(xiàn)于1932年。其后 ，在經(jīng)歷了19301950年的初步發(fā)展之后，才成為目前在聚合物制備中舉足輕重的工業(yè)方法。乳液聚合是高分子合成過(guò)程中常用的一種合成方法，也是非常重要的一種方法，它以水作溶劑，對(duì)環(huán)境十分有利。二、原理介紹：1、概要：a、定義：體系在乳化劑的作用下并借助于機(jī)械攪拌，使單體在連續(xù)相中分散成乳狀液，由引發(fā)劑引發(fā)而進(jìn)行的聚合反應(yīng)。b、組成：?jiǎn)误w（油溶性）、分散介質(zhì)（水）、引發(fā)劑（水溶性）、乳化劑。

2、2、乳液聚合的優(yōu)缺點(diǎn)a、優(yōu)點(diǎn)：作分散介質(zhì)，傳熱控溫容易； 可在低溫下聚合； 反應(yīng)速率快，分子量高； 反相乳液聚合中，油相（連續(xù)相）可重 復(fù)使用）； 可直接得到聚合物乳膠。b b、缺點(diǎn)：、缺點(diǎn)：要得到固體聚合物，后處理麻煩（油水相難分離）； 難以除盡乳化劑殘留物； 成本較高。3、乳液聚合的分類按照聚合物（反應(yīng)物）能否溶于油相，可分為：均相乳液聚合和非均相乳液聚合。按照油水相的比例，可分為：W/O（正相：油包水體系），O/W（反相：水包油），W/O/W（復(fù)相） O/W/O（復(fù)相）核殼微球結(jié)構(gòu)4、乳液聚合的主要組分單體：在水相（或油相）中能均勻溶解，但不溶于油相（水相）的反應(yīng)物。引發(fā)劑：在自由基聚合

3、中，有偶氮類引發(fā)劑、有機(jī)過(guò)氧化物、無(wú)機(jī)過(guò)氧化物等。在逐步聚合反應(yīng)中，可選用交聯(lián)劑。水相（油相）：傳統(tǒng)乳液聚合以水作介質(zhì)，選用水溶性引發(fā)劑。反相乳液聚合中，采用油相為介質(zhì)（如：液體石蠟，正己烷，苯基硅油等）。乳化劑：陰離子乳化劑與非離子表面活性劑（Span-80，Tween-80）。5、乳化劑和乳化作用 使互不相溶的兩物質(zhì)（水與油）轉(zhuǎn)變成相當(dāng)穩(wěn)定而難以分層的乳液。 1）當(dāng)乳化劑的濃度很低時(shí)，乳化劑以分子狀態(tài)真溶于水中，親水基伸向水層，疏水基伸向空氣層，水表面張力急劇下降。 2）當(dāng)乳化劑濃度達(dá)到一定值時(shí)，表面張力的下降趨向平緩。 3）乳化劑濃度超過(guò)臨界膠束濃度（CMC）后還不很高時(shí)，膠束較小。 4

4、）乳化劑濃度較大時(shí)，膠束呈棒狀，膠束中乳化劑的分子的疏水基伸向膠束內(nèi)部，親水基伸向水層。6、乳化劑在形成W/O乳液的機(jī)理 乳液聚合開始時(shí)，單體和乳化劑分別處在水溶液、膠束、液滴三相。 聚合前單體和乳化劑狀態(tài)聚合前單體和乳化劑狀態(tài)乳化劑乳化劑：大部分形成膠束，大部分形成膠束，部分被單體液滴吸附，少量部分被單體液滴吸附，少量溶解于溶解于油相油相中。中。（直徑直徑45 nm，膠束數(shù)目，膠束數(shù)目為為10171018 / cm3 ，每個(gè)每個(gè)膠束含乳化劑膠束含乳化劑50150個(gè)個(gè)）。）。增溶膠束增溶膠束單體單體：大部分成液滴，部分增溶于膠束內(nèi)，極少量單體溶解于水中。大部分成液滴，部分增溶于膠束內(nèi)，極少量單

5、體溶解于水中。 乳化劑的選擇是反相乳液聚合和產(chǎn)品性能的關(guān)鍵，有三種方法可供選擇：經(jīng)驗(yàn)法、直接影響乳液的穩(wěn)定性的經(jīng)驗(yàn)法、直接影響乳液的穩(wěn)定性的HLBHLB法、內(nèi)聚能法法、內(nèi)聚能法。因?yàn)槿榛瘎┑娜芙舛葏?shù)難以找到，運(yùn)用內(nèi)聚能法來(lái)選擇乳化劑受到限制。 HLB法：HLB值可影響乳液的穩(wěn)定性、乳液系統(tǒng)的粘度及乳膠粒的大小。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被乳化的物質(zhì)的HLB值與乳化劑的HLB值之間相差大時(shí)，乳化劑對(duì)被乳化物質(zhì)的親和力小，乳化效果差;當(dāng)乳化劑的HLB值很小時(shí)，其對(duì)水的親和力小，乳化效果亦差。因此在W/O型乳液中，一般選用HLB值為45左右的油溶性非離子型乳化劑Span-60, Span-80等，其成分為山梨糖

6、醇酯。7、親油親水平衡值（HLB）親水親油0715HLB值8、表面活性劑的HLB值求取方法 乳化換算法；基團(tuán)質(zhì)量法；皂化值法；Davies法；對(duì)數(shù)法；無(wú)機(jī)性基團(tuán)法。9、破乳技術(shù) 物理破乳技術(shù)和化學(xué)破乳技術(shù) 物理破乳技術(shù)： 過(guò)濾樣品；長(zhǎng)時(shí)間靜置；用力甩搖分液漏斗；離心分離；超聲法破乳；冷凍法；乳化液過(guò)濾法；添加重蒸水。 常用化學(xué)破乳技術(shù)： 采用比重接近l的溶劑進(jìn)行萃取時(shí)，萃取液容易與水相乳化，這時(shí)可加入少量的乙醚，將有機(jī)相稀釋，使之比重減小，容易分層。 加鹽 ：對(duì)于反相乳液聚合的油相難以除去，采用添加酸性飽和食鹽水，攪拌后靜置，待油水相上下分層后，再過(guò)濾提純。10、反相乳液聚合的影響因素及基本配

7、量 油水相比例1:1.2 1:2.0； 油相性質(zhì)：表面張力，HLB值大小等； 乳核溶液：?jiǎn)误w（或反應(yīng)物）； 乳化劑用量：占總體積的0.2%0.8%； 攪拌速度：適中的攪拌速度，太高太低都不利于乳液生產(chǎn)； 溫度適中。 三、應(yīng)用及展望 乳液聚合因能夠制備：?jiǎn)畏稚⒕酆衔镂⑶?、聚合物?fù)合膠乳、表面功能化微球等 ，在污水治理，萃取分離，催化，食品，生物醫(yī)藥（核殼結(jié)構(gòu)），化妝品，材料制備，化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)，涂料等領(lǐng)域均具有潛在的應(yīng)用前景。 從上面的介紹 中我 們可以看出國(guó)外在反相乳液聚合的基礎(chǔ)理論和實(shí)踐 應(yīng)用上都做了較大量的工作。盡管 如此,仍然還有許多方面須進(jìn)一步探索。在基礎(chǔ)理論方面今后的工作可望在以下幾方

8、面進(jìn)一步展開： 1.由于反相乳液固有的不穩(wěn)定性,人們正對(duì)一種新的方法反相微乳液聚合,傾注極大的熱情,也已取得了相當(dāng)?shù)某删?，在今后的研究?它仍然會(huì)占據(jù)相當(dāng)?shù)谋戎兀?2.拓寬反相乳液的聚合體系,開展三元共聚含研究等； 3.介質(zhì)(如溶劑酸鹽等)對(duì)聚合反應(yīng)各方面的影響不可忽略。 四、文獻(xiàn)陳述Experimental： 1. Preparation of sodium PVA sulfate. 2. Preparation of superabsorbents. A predetermined amount of 7.5 M NaOH solution was added dropwise to th

9、e stirred aqueous AA solution in a 50 ml beaker cooled with an ice bath for partial neutralization（中和）. The crosslinking monomer, MBA（N,N乙烯基雙丙烯酰胺）, was dissolved in the above AA solution. The monomer solution was then added to the SPS solution in a 50 ml vial with nitrogen bubbling until a clear mix

10、ture was obtained which was used as the disperse phase. Toluene used as the continuous phase, in which a mixture of the emulsifier Span 80 and ethyl cellulose (weight ratio 10:1) was dissolved, was poured into a four-necked flask fitted with a mechanical stirrer, thermometer, dropping funnel and a r

11、eflux condenser. The disperse phase containing the monomer and SPS was carefully added dropwise to the continuous phase while stirring with a propeller type stirrer at 500 rpm to form an emulsion. Purified nitrogen was bubbled at room temperature through the emulsion for about 20 min to eliminate ox

12、ygen. Temperature was equilibrated at 5090 in a thermal oil bath. AIBN initiator dissolved in toluene was then added and the reaction mass was stirred for 1 h. The product was then poured into methanol to remove water. The dewatered product was immersed in a methanoltoluene mixture (weight ratio 7:3

13、) and stirred for 24 h to remove emulsifiers and initiator, and finally dispersed in methanol for 3 h. The product particles were filtered and dried in vacuum at 65for 2 days. Fig. 5. Scanning electron micrograph of (a) ground SA-IP-SPS prepared without ethyl cellulose and (b) SA-IP-SPS prepared wit

14、h ethyl cellulose.碳納米管/導(dǎo)電聚苯胺復(fù)合材料研究概況 導(dǎo)電聚苯胺(conductive polyaniline, cPANI)具有電導(dǎo)率高、環(huán)境穩(wěn)定性好、原料價(jià)廉易得、制備方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，成為導(dǎo)電高分子領(lǐng)域最受關(guān)注的品種之一。由于聚苯胺分子鏈間存在著強(qiáng)氫鍵相互作用，宏觀表現(xiàn)為不溶不熔。1992年，曹鏞等2提出了對(duì)離子誘導(dǎo)摻雜聚苯胺的方法，有效解決了導(dǎo)電態(tài)聚苯胺在普通溶劑中的溶解或分散難題。但是無(wú)論是對(duì)于有機(jī)溶劑體系，還是新近開發(fā)的環(huán)保型水基分散體系來(lái)說(shuō)，由于大量的絕緣性摻雜劑的存在，常常使得整個(gè)體系的導(dǎo)電率很難進(jìn)一步提高，而且機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性能均較低。 聚苯胺納米復(fù)合材料不僅可充分利用兩者性能互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)，而且能憑借協(xié)同效應(yīng)賦予材料前所未有的獨(dú)特性能，從而在電、磁、催化、光電、儲(chǔ)能、微波吸收、生物傳感等方面顯示出眾多誘人的應(yīng)用前景。其中，由于碳納米管(carbon nanotube, CNT)具有顯著的導(dǎo)電特性、耐熱穩(wěn)定性和超高的機(jī)械強(qiáng)度，