聚醋酸乙烯酯乳液的合成和乳膠漆的制備

1、實驗預(yù)習(xí)報告實驗名稱：聚醋酸乙烯酯乳液的合成和乳膠漆的制備實驗?zāi)康模?. 掌握乳液聚合基本操作，制備醋酸乙烯酯乳液；2. 學(xué)習(xí)水溶性涂料的基本知識，掌握設(shè)計涂料配方的方法；3. 掌握醋酸乙烯乳膠漆的制法和實驗技術(shù)；4. 掌握測定乳膠漆的性能的方法。實驗原理：1 .合成原理樹脂以微細(xì)粒子團(tuán)（0.12.0W標(biāo)的形式分散在水中形成的乳液稱為乳膠。乳膠可分為分散乳膠和聚合乳膠兩種。而在乳化劑存在下靠機(jī)械的強(qiáng)力攪拌使樹脂分散在水中而制成的乳液稱為分散乳膠。由乙烯基類單體按乳液聚合工藝制得的乳膠稱為聚合乳膠，用于制取水性涂料的聚合乳膠主要有醋酸乙烯乳膠、丙烯酸酯乳膠、丁苯乳膠以及醋酸乙烯和其他單體共聚的乳

2、膠。乳液聚合是在機(jī)械攪拌下，用乳化劑使單體在水中分散成乳液而進(jìn)行的聚合反應(yīng)。聚乙烯醇是醋酸乙烯酯聚合常用的乳化劑，它兼起著增稠和穩(wěn)定膠體的作用。醋酸乙烯很容易聚合，也很容易與其他單體共聚。可以用本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合或乳液聚合等方法合成各種不同的聚合體。醋酸乙烯單體的聚合反應(yīng)是自由基型加聚反應(yīng)，屬連鎖聚合反應(yīng)，整個過程包括鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三個基元反應(yīng)。1）鏈引發(fā)是不斷產(chǎn)生單體自由基的過程；2）鏈增長反應(yīng)是是極為活潑的單體自由基不斷迅速地與單體分子加成，生成大分子自由基，鏈增長反應(yīng)的活化能低，速度極快；3）鏈終止反應(yīng)是兩個自由基相遇，活潑的單電子相結(jié)合而使鏈終止。2 .涂料制備原理要

3、把乳膠進(jìn)一步加工成涂料，必須使用顏料和助劑。以下是常用的助劑及其功用。1）分散劑（相潤濕劑）：這類助劑能吸附在顏料粒子的表面，使水能充分潤濕顏料并向其內(nèi)部孔隙滲透，使顏料能研磨分散于水相乳膠中，分散了的顏料微粒又不能聚集和絮凝。2）增稠劑：能增加添作料的粘度，起到保護(hù)膠體和阻止顏料聚焦、沉降的作用。3）防霉劑：加有增稠劑的乳膠漆，一般容易在潮濕的環(huán)境中長霉，故常在乳膠涂料中加入防霉劑。4）增塑劑和成膜助劑：涂覆后的乳膠漆在溶劑揮發(fā)后，余下的分散粒子須經(jīng)過接觸合并，才能形成連續(xù)均勻的樹脂膜。5）消泡劑：涂料中存在泡沫時，在干燥的漆膜中形成許多針孔，消泡劑的作用就是去除這些泡沫。6）防銹劑：用于防

4、止包裝鐵罐生銹腐蝕和鋼鐵表面在涂刷過程中產(chǎn)生銹斑的浮銹現(xiàn)象。相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)：涂料遮蓋力測定法：GB/T1726-1979漆膜耐水性測定法：GB/T1733-1993漆膜、膩子膜干燥時間測定法：GB/T1728-1979漆膜一般制備法：GB-T1727-1992涂料固體含量測定法：GB/T1725-1979乳膠漆的分類：1）根據(jù)光澤分有高光乳膠漆、半光乳膠漆，絲光乳膠漆、蛋殼光乳膠漆、平光乳膠漆。2）根據(jù)使用部位分有內(nèi)墻乳膠漆、外墻乳膠漆。3）根據(jù)用途分有防火型、防霉型、抗裂型、抗紫外線型等。4）根據(jù)層順序有底漆和面漆。乳膠漆主要成分及作用：乳膠漆是一種以水為介質(zhì)，以丙烯酸酯類等的水溶液為成膜物質(zhì)

5、，加入多種輔助成分制成的涂料，是墻面漆的一種。乳膠漆是水性的涂料，它主要由五種成分構(gòu)成：1）水；2）乳液，是一種類似白膠的東西，起附著的作用，為乳膠漆的核心成分；3）顏料；4）填料；5）添加劑，如防起泡、防凍等。乳膠漆的主要成本由第二和第三兩種組成。配方原料：醋酸乙烯酯、乳化劑OP-10、過硫酸鏤、聚乙烯醇、鄰苯二甲酸二丁酯、去離子水、六偏磷酸鈉、丙二醇、碳酸鈣、滑石粉、碳酸氫鈉溶液、磷酸三丁酯、竣甲基纖維素、鈦白粉。實驗流程：聚酯酸乙烯酯乳液的制備1 .配置5%的過硫酸鉀溶液（如溶解過慢可以加熱）。2 .量取88m11.13%的OP-10乳化劑加入250ml四口瓶。3 .加入平均聚合度在17

6、00左右，醇解度約為88%聚乙烯醇6.0g,加入時間為5min。加完后攪拌10min,加熱混合物，升溫至85C,使聚乙烯醇完全溶解，溶解時間為1-2hr,至聚乙烯醇完全溶解為止。4 .體系降溫至60c以下時，加入20g新蒸儲過的醋酸乙烯酯和4ml15%的過硫酸鉀溶液。攪拌至充分乳化后，加熱至反應(yīng)器中溫度達(dá)到70c左右，維持反應(yīng)溫度到回流基本消失。5 .用恒壓漏斗在2h內(nèi)滴加68g新蒸儲過的醋酸乙烯酯，同時每加10g醋酸乙烯酯后滴管滴加1ml5%過硫酸鉀溶液。整個加料過程中控制反應(yīng)溫度在70c以上（油浴溫度為70-80C）,并不停攪拌。反應(yīng)后期攪拌速度加快。單體滴加完畢后，一次性補(bǔ)加2ml5%的

7、過硫酸鉀溶液，然后慢慢升溫到90C,直到無回流為止。6 .將反應(yīng)體系從油浴中取出，冷卻。待溫度下降至50c時，加入3-6ml5%碳酸氫鈉溶液，調(diào)節(jié)PH6-7。7 .加入10g鄰苯二甲酸二丁酯并攪拌0.5h以上。冷后得到白色的聚醋酸乙烯酯乳液。2.涂料制備流程：把50g去離子水，12.5g10%六偏磷酸鈉酸鈉水溶液及6.5g丙二醇加入三口瓶中，開動高速攪拌器，在慢速下逐漸加入45g鈦白粉、20g滑石粉和15g碳酸鈣，快速攪拌分散均勻,慢慢加入0.8g磷酸三丁酯，繼續(xù)快速攪拌30min后，慢速加入100g醋酸乙烯酯乳液，直到攪拌均勻為止，即得白色涂料。若再加入少量彩色顏料漿，可得到彩色涂料。思考題

8、：1 .聚醋酸乙烯單體的聚合是什么反應(yīng)？答：自由基型加聚反應(yīng)，屬連鎖聚合反應(yīng)。2 .為什么大部分的單體和過硫酸鉀用逐步滴加的方式加入？答：逐步滴加可以探尋出最適宜的加單體的速度、回流大小、每小時補(bǔ)加過硫酸鉀量等操作控制條件。同時控制引發(fā)劑的量和乳液的PH值。3 .過硫酸鉀在反應(yīng)中起什么作用？其用量過多或過少對反應(yīng)有何影響？答：做為引發(fā)劑。過硫酸鉀在水相中受熱分解成硫酸離子自由基而引發(fā)聚合反應(yīng)，過多的量會引起乳液PH值的下降，同時會使反應(yīng)加劇，溫度升高過快；用量過少會使反應(yīng)減慢，溫度偏低和單體聚合速度減慢。4 .為什么反應(yīng)結(jié)束后要用碳酸氫鈉調(diào)整PH為57?答：用碳酸氫鉀調(diào)節(jié)PH值，因為過硫酸鉀在

9、水相中受熱分離出硫酸離子、硫酸離子自由基還能奪取水中的氫，形成酸性硫酸離子和氫氧自由基，其酸性會使乳液的PH下降，影響乳液的穩(wěn)定性，故需要加入以調(diào)節(jié)PH值。5 .試說出配方中各種原料所起的作用。醋酸乙烯酯乳化劑OP-10表面活性劑過硫酸鉀引發(fā)劑聚乙烯醇表囿活性劑鄰苯一甲酸二.酯成膜助劑去離子水溶解、配置溶液六偏磷酸鈉分散劑內(nèi)一醇成膜助劑碳酸鈣白色涂料，控制顏色滑石粉白色涂料，控制顏色碳酸氫鈉溶液（5%）調(diào)節(jié)乳液PH磷酸二酯消泡劑竣甲基纖維素增加乳液黏度，提高乳液穩(wěn)定性鈦白粉白色涂料，控制顏色6 .聚乙烯醇在反應(yīng)中起什么作用？為什么要與乳化劑OP-10混合使用？答：降低單體和水的表面張力，增加單體在水中的溶解度，加入乳化劑OP-10能增加乳液的粘度，從而使乳液更加穩(wěn)定，防止顏料聚集和沉降。是常用的表面活性劑。7 .為什么聚醋酸乙烯聚合的單體必須新精儲？答：因為醛類和酸類有明顯的阻聚作用，聚合物的相對分子質(zhì)量不易增大，使聚合反應(yīng)復(fù)雜化。8 .在攪拌顏料、填充料時為什么要高速