聚醋酸乙烯酯的制備

1、聚醋酸乙烯酯的乳液合成李春華蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕化系 08高材班 80309123摘要本文采用常用的化學(xué)法，以非離子型乳化劑，分批加入引發(fā)劑和單體，制備穩(wěn)定的聚醋酸乙烯酯乳液。并分析幾個(gè)影響產(chǎn)品性能的重要因素。關(guān)鍵詞: 聚醋酸乙烯酯 PVAc 乳液合成一、引言聚醋酸乙烯酯乳液是膠黏劑中僅次于酚醛樹脂膠和酚醛樹脂的大品種之一。其優(yōu)異的性能，特別是對(duì)纖維材料和多孔材料的粘接性能極好，使其在木材加工、書籍裝訂、包裝、紡織、建筑等工業(yè)部門及家庭用膠得到廣泛應(yīng)用1。二、實(shí)驗(yàn)部分1、實(shí)驗(yàn)原理聚醋酸乙烯酯乳液（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，

2、初粘力好，較高的粘結(jié)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。Vac乳液聚合最常用的方法是化學(xué)法，以水為分散介質(zhì)，單體在乳化劑的作用下分散，并使用水溶性的引發(fā)劑引發(fā)單體聚合的方法，所生成的聚合物以微細(xì)的粒子狀分散在水中的乳液2。 乳化劑的選擇對(duì)穩(wěn)定的乳液聚合十分重要，起到降低溶液表面張力，使單體容易分散成小液滴，并在乳膠粒表面形成保護(hù)層，防止乳膠粒凝聚。常見的乳化劑分為陰離子型、陽離子型和非離子型三種，一般多使用離子型和非離子型配合使用1。由于醋酸乙烯酯在水中有較高的溶解度，而且容易水解，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

3、。本合成實(shí)驗(yàn)采用非離子型乳化劑聚乙烯醇和OP-10混合使用以提高乳化效果和乳液穩(wěn)定性。本實(shí)驗(yàn)聚合反應(yīng)采用過硫酸銨為引發(fā)劑，按自由基聚合的反應(yīng)歷程進(jìn)行聚合，主要聚合反應(yīng)3式如下:為使反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，乳液聚合通常在裝備回流冷凝管的攪拌反應(yīng)釜中進(jìn)行（如圖所示）：加入乳化劑、引發(fā)劑水溶液和單體后，一邊進(jìn)行攪拌，一邊加熱便可制得乳液。乳液聚合溫度一般控制在7090之間，pH值在26之間。由于醋酸乙烯酯聚合反應(yīng)放熱較大，反應(yīng)溫度上升顯著，一次投料法要想獲得高濃度的穩(wěn)定乳液比較困難。本實(shí)驗(yàn)分兩步加料反應(yīng)，第一步加入少許的單體、引發(fā)劑和乳化劑進(jìn)行預(yù)聚合，可生成很小的乳膠粒子。第二部，繼續(xù)滴加單體，分次加入引發(fā)劑

4、，直到單體加完后一次把剩下的引發(fā)劑加完。這樣整個(gè)過程在一定的攪拌速度下使其乳膠粒子繼續(xù)長大。由此得到的乳膠粒子，不僅大，而且粒度分布均勻。2、儀器與配方機(jī)械攪拌器一套，電熱套一個(gè)，球形冷凝管一個(gè)，250ml四口燒瓶一個(gè)，100ml滴液漏斗一個(gè)，100溫度計(jì)一支，250ml燒杯一個(gè) ，10mL、 100mL量筒各一個(gè)，固定夾若干，廣泛pH試紙。 藥品名稱 用量，g聚乙烯醇溶液（自制）100聚醋酸乙烯酯 (工業(yè)級(jí))4010%過硫酸氨（AR）5OP-101DBP （AR）510%NaHCO3（AR）3乙二醇（AR）5去離子水90 3、實(shí)驗(yàn)步驟在有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管的250mL的四口燒瓶中加入90

5、mL水，PVA80.5g；開動(dòng)攪拌機(jī)，升溫至90左右維持至PVA完全溶解；然后降溫至60以下，加入1gOP-10和1g辛醇，加完攪拌10-15min，讓其充分乳化，形成膠束。接著加入10mL醋酸乙烯酯單體和5-6mL10%過硫酸銨溶液升溫至65左右，適時(shí)緩慢升溫，進(jìn)行活化，有回流現(xiàn)象出現(xiàn)，聚合反應(yīng)開始，控制反應(yīng)溫度在70-80之間保持20min左右。然后滴加剩余醋酸乙烯單體35mL，45min內(nèi)均勻滴加完成，滴加過程中，溫度控制在80-90之間，滴加單體的同時(shí)每15min加入引發(fā)劑0.5g；單體滴加完后加入剩余的全部引發(fā)劑溶液，然后在85-95之間保溫半小時(shí)，降溫至40以下，加入乙二醇5g，D

6、BP5g，再用NaHCO3調(diào)節(jié)pH值在5-6之間。三、結(jié)果與討論本實(shí)驗(yàn)制得的產(chǎn)品達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，但粘度較大轉(zhuǎn)化率較低。原因在于實(shí)驗(yàn)時(shí)間的壓縮降低了轉(zhuǎn)化率。影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的因素較多，主要有總結(jié)以下因素：41、乳化劑對(duì)于不同濃度的VAc乳液聚合，聚合速率與乳化劑總量有關(guān)。由乳化劑構(gòu)成的膠束是乳膠粒子的主要來源，乳化劑用量增大，膠液中的乳膠膠束和乳膠粒子增多，所生成的乳膠粒子數(shù)目增多，增容作用也就越顯著，從而能更有效地從水相中吸收自由基加快聚合速率。2、引發(fā)劑對(duì)于不同濃度的引發(fā)劑，其引發(fā)速率是不同的。引發(fā)劑用量越大反應(yīng)速率越快。這是由于增加了引發(fā)劑的用量，在水相中就會(huì)生成更多的自由基，一方面會(huì)導(dǎo)致自

7、由基在水相中的擴(kuò)散速度加快，在膠束中引發(fā)聚合，單體轉(zhuǎn)化率增大并生成更多的大分子鏈，從而加大了乳膠粒子的體積，另一方面會(huì)導(dǎo)致水相中成核速率增大，這兩方面都會(huì)使聚合速率增大。3、溫度溫度是對(duì)本實(shí)驗(yàn)影響比較明顯的一個(gè)因素，特別在初始反應(yīng)階段，溫度高乳液粘度大，反之下降5。這是由于活化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)所以反應(yīng)溫度的提高，有利于活性基團(tuán)的形成，接枝率提高，粘度增高。但為了能控制反應(yīng)，保證聚合反應(yīng)熱的及時(shí)排除，產(chǎn)物的高分子量和低粘度，反應(yīng)溫度必須保持在70-80之間。4、攪拌速度在聚合過程中攪拌主要是是反應(yīng)物混合均勻，并導(dǎo)出反應(yīng)熱，如果攪拌速率太慢反應(yīng)速率將減慢，熱量將無法及時(shí)排出，不利于反應(yīng)得進(jìn)行，攪拌速率太快，可能造成溶液飛濺，破乳。所以在本實(shí)驗(yàn)中保持?jǐn)嚢杷俣仍?00r/min左右，反映結(jié)束階段攪拌速度可以適當(dāng)減低。四、結(jié)論綜上所述，選擇適當(dāng)?shù)娜榛瘎?、引發(fā)劑、溫度、攪拌速度等因素對(duì)制備高質(zhì)量產(chǎn)品是十分必要的。由于本實(shí)驗(yàn)的時(shí)間限制制得的產(chǎn)品分子量較小，但粘度較大是因?yàn)槌跗诩訜徇^快引起的。參考文獻(xiàn)1潘祖仁.高分子化學(xué)M. 4版. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2007.4：143-1462、肖孝輝， 劉俊華， 杜敬星 改性聚醋酸乙烯酪乳液涂料的研究 J 化工技術(shù)與開發(fā)，2 0 0 2 ，3 1 ( 3 ) ： 1 5 1 63、高煒斌，工海霞，李敏乳液聚合中單體醋酸乙烯酯與保護(hù)膠體聚乙烯醇的