白乳膠的制備

醋酸乙烯酯的乳液聚合簡介聚醋酸乙烯酯乳液（PVAc），又稱為聚醋酸乙烯乳液，俗稱白乳膠。是一種白色粘稠液體，具有配置簡單使用方便，固化速度快，初粘力好，較高的粘結(jié)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

了解乳液聚合的特點(diǎn)、體系組成及各組分的作業(yè)。掌握乙酸乙烯酯的乳液聚合的基本實(shí)驗(yàn)操作方法根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對乳液聚合各過程的特點(diǎn)進(jìn)行對比二、實(shí)驗(yàn)原理乳液聚合最簡單的配方由單體、水、水溶性引發(fā)劑、乳化劑四部分組成。乳液聚合是單體在含有乳化劑和引發(fā)劑的水介質(zhì)中，在攪拌和乳化作用下，分散成乳液進(jìn)行的聚合反應(yīng)。由于醋酸乙烯酯在水中有較高的溶解度，而且易水解，產(chǎn)生的乙酸會(huì)干擾聚合；同時(shí)，醋酸乙烯酯自由基十分活潑，鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)顯著。因此，除了乳化劑，醋酸乙烯酯乳液生產(chǎn)中一般還加入聚乙烯醇來保護(hù)膠體醋酸乙烯酯也可以與其他單體共聚制備性能更優(yōu)異的乳液，如與丙烯酸共聚合可改善乳液的粘接性能和耐堿性。二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)方法、步驟實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料：有機(jī)合成儀器；鼓風(fēng)干燥箱；電爐；電吹風(fēng)機(jī)；電子天平；各種玻璃儀器；溫度計(jì)等。1.聚乙烯醇的溶解

在裝有攪拌器、溫度計(jì)和球形冷凝管的100mL四口燒瓶中加入22毫升去離子水和0.25g乳化劑OP-10，開動(dòng)攪拌，逐漸加入1.5g聚乙烯醇。加熱升溫，在90℃保持1小時(shí)左右，直至聚乙烯醇全部溶解，冷卻備用。2.將0.15g過硫酸銨溶于水中，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的溶液。3.聚合

把5克蒸餾過的醋酸乙烯酯和1mL5％過硫酸銨水溶液加至上述四口燒瓶中。開動(dòng)攪拌器、水浴加熱，保持溫度在65-75℃。當(dāng)回流基本消失時(shí)，用滴液漏斗在1小時(shí)內(nèi)緩慢地、按比例地滴加17g醋酸乙烯酯和余量的過硫酸銨水溶液，加料完畢后升溫至90-95℃，保溫30分鐘至無回流為止，冷卻至50℃，加入1-2mL5％碳酸氫鈉水溶液，調(diào)整PH至5-6。然后慢慢加入2.5g鄰苯二甲酸二丁酯。攪拌冷卻1小時(shí)，即得白色稠厚的乳液。稱量，計(jì)算產(chǎn)率三、實(shí)驗(yàn)方法、步驟四、流程圖水浴加熱90℃燒瓶至聚乙烯醇全部溶解保溫1小時(shí)冷卻備用逐漸加入1.5g聚乙烯醇攪拌0.25gOP-1022ml去離子水燒瓶5g新蒸餾醋酸乙烯酯1ml5%的過硫酸銨攪拌水浴加熱保溫65-75℃至回流基本消失滴液漏斗滴加17g醋酸乙烯酯余量5%的過硫酸銨升溫至90-95℃保溫30min無回流燒瓶冷卻至50℃5%碳酸氫鈉調(diào)PH2.5g鄰苯二甲酸二丁酯攪拌冷卻1h四、流程圖5%水溶液燒杯攪拌均勻0.15g過硫酸銨2.85ml去離子水5%水溶液燒杯攪拌均勻0.5g碳酸氫鈉9.5ml去離子水五、實(shí)驗(yàn)裝置圖六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.聚乙烯醇溶解速度較慢，必須溶解完全，并保持原來的體積。2.滴加單體速度要均勻，防止加料過快發(fā)生爆聚沖料等事故。3.過硫酸銨水溶液數(shù)量少，注意均勻、按比例與單體同時(shí)加完。4.攪拌速度要適當(dāng)，升溫不能過快。七、思考題1.聚乙烯醇在反應(yīng)中起什么作用?為什么要與乳化劑OP-10混合作用？2.為什么大部分的單體和過硫酸銨用逐步滴加的方式加入？3.過硫酸銨在反應(yīng)中起什么作用?其用量過多或過少對反應(yīng)有何影響?4.為什么反應(yīng)結(jié)束后要用碳酸氫鈉調(diào)整pH＝5—6?

PVAc乳液特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：對多孔材料如木材、紙張、棉布、皮革、陶瓷等有很強(qiáng)的粘合力；

能夠室溫固化，干燥速度快

膠膜無色透明，不污染被粘物

不燃燒，不污染環(huán)境，安全無害

單組分，使用方便，清洗容易

貯存期長，可達(dá)1年以上。缺點(diǎn)：耐水性和耐濕性差。對冷水有一定的耐水性，但對溫水的抵抗性極差；易吸濕，在濕度為65%的空氣中吸濕率為膠重的1.3%，而在濕度為96%的空氣中吸濕率則為3.5%具有熱塑性，耐熱性差配方思路據(jù)乙酸乙烯酯乳液合成時(shí)，除了單體乙酸乙烯酯外，還需要分散介質(zhì)、引發(fā)劑、乳化劑、保護(hù)膠體、增塑劑、凍融穩(wěn)定劑以及各種調(diào)節(jié)劑等（一）醋酸乙烯酯

醋酸乙烯酯為無色可燃液體，具有甜的醚香，微溶于水，它在水中的溶解度28℃時(shí)為2.5%，而且容易水解。

乙酸乙烯酯蒸汽有毒，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有傷害作用，同時(shí)刺激粘膜并引起流淚。當(dāng)有少量氧化物存在時(shí)，乙酸乙烯酯即可聚合。（三）引發(fā)劑

常用過氧化物做引發(fā)劑，用得較多的是過硫酸鉀，過硫酸銨，也有用過氧化氫的。用量為單體重量的0.1~1%。過硫酸鉀和過硫酸銨的引發(fā)性能非常相似，但由于室溫下過硫酸鉀在水的溶解度為2%，而過硫酸銨在水中的溶解度可達(dá)20%，更為方便。

（二）分散介質(zhì)

在乳液聚合過程中應(yīng)用最多的分散介質(zhì)是水。水便宜易得，沒有任何危險(xiǎn)。

用水作分散介質(zhì)，放熱反應(yīng)已與控制，有利于制得均勻的高分子量產(chǎn)物。配方思路（四）乳化劑

是由親水的極性基團(tuán)和疏水（親油）的非極性基團(tuán)構(gòu)成，它可使互不相溶的油（單體）-水，轉(zhuǎn)變?yōu)橄喈?dāng)穩(wěn)定、難以分層的乳液。

常用的乳化劑有，OP-10、烷基硫酸鈉、烷基苯磺酸鈉、油酸鈉等。

陰離子型乳化劑可用磺化動(dòng)物脂，磺化植物油、烷基磺酸鹽（如十二烷基磺酸鈉）配方思路（五）保護(hù)膠體

保護(hù)膠體在粘性的聚合物表面形成保護(hù)層，以防凝聚。常用的保護(hù)膠體有聚乙烯醇、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚丙烯酸鈉等。乙酸乙烯酯乳液聚合常采用聚乙烯醇（PVA）作為保護(hù)膠體。配方思路（六）緩沖劑保持反應(yīng)介質(zhì)的pH值。聚合時(shí)pH太低引發(fā)速度太慢，介質(zhì)的pH越高，引發(fā)劑分解的越快，形成的活性中心越多，聚合速率就越快，故可通過緩沖劑來控制聚合速度。常用碳酸鹽、磷酸鹽、醋酸鹽。用量為單體重量的0.3~0.5%（七）增塑劑

據(jù)乙酸乙烯酯的玻璃化溫度為28℃.添加增塑劑的目的是使聚乙酸乙烯酯在較低溫度時(shí)有良好的成膜性和粘接力。常用的有酯類，特別是鄰苯二甲酸烷基酯