聚乙酸乙烯酯白乳膠的合成

1、聚乙酸乙烯酯白乳膠的合成聚乙酸乙烯酯白乳膠的合成 及性能測定及性能測定 聚乙酸乙烯酯白乳膠的合成聚乙酸乙烯酯白乳膠的合成一一 聚乙酸乙烯酯白乳膠概述聚乙酸乙烯酯白乳膠概述二二 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康娜?實驗原理實驗原理四四 實驗儀器及試劑實驗儀器及試劑五五 實驗步驟實驗步驟6 6注意事項注意事項7聚乙酸乙烯酯的性能測定聚乙酸乙烯酯的性能測定八八 思考與討論思考與討論一一 聚乙酸乙烯酯白乳膠概述聚乙酸乙烯酯白乳膠概述 本品是一種水溶性膠粘劑，是由乙酸本品是一種水溶性膠粘劑，是由乙酸乙烯單體在引發(fā)劑作用下經(jīng)聚合反應(yīng)而乙烯單體在引發(fā)劑作用下經(jīng)聚合反應(yīng)而制得的一種熱塑性粘合劑。通常稱為白制得的一種熱塑性粘

2、合劑。通常稱為白乳膠或簡稱乳膠或簡稱PVAcPVAc乳液，化學(xué)名稱聚乙酸乳液，化學(xué)名稱聚乙酸乙烯膠粘劑，是由醋酸與乙烯合成醋酸乙烯膠粘劑，是由醋酸與乙烯合成醋酸乙烯，添加鈦白粉（低檔的就加輕鈣，乙烯，添加鈦白粉（低檔的就加輕鈣，滑石粉等粉料），滑石粉等粉料），再經(jīng)乳液聚合而成的再經(jīng)乳液聚合而成的乳白色稠厚液體乳白色稠厚液體。一一 聚乙酸乙烯酯白乳膠概述聚乙酸乙烯酯白乳膠概述聚乙酸乙烯酯白乳膠性能：聚乙酸乙烯酯白乳膠性能：(1)(1)白乳膠具有常溫固化、固化較快、粘白乳膠具有常溫固化、固化較快、粘接強(qiáng)度較高，粘接層具有較好的韌性和耐接強(qiáng)度較高，粘接層具有較好的韌性和耐久性且不易老化等的一系列優(yōu)點

3、。久性且不易老化等的一系列優(yōu)點。(2)(2)它是以水為分散劑，使用安全、無毒、它是以水為分散劑，使用安全、無毒、不燃、清洗方便，常溫固化，對木材、紙不燃、清洗方便，常溫固化，對木材、紙張和織物有很好的黏著力，膠接強(qiáng)度高，張和織物有很好的黏著力，膠接強(qiáng)度高，固化后的膠層無色透明，韌性好。固化后的膠層無色透明，韌性好。 一一 聚乙酸乙烯酯白乳膠概述聚乙酸乙烯酯白乳膠概述(3)(3)可作酚醛樹脂、脲醛樹脂等黏合劑的可作酚醛樹脂、脲醛樹脂等黏合劑的改性劑，用于制造聚醋酸乙烯乳膠漆等。改性劑，用于制造聚醋酸乙烯乳膠漆等。(4)(4)乳液穩(wěn)定性好，儲存期可達(dá)半年以上。乳液穩(wěn)定性好，儲存期可達(dá)半年以上。因此

4、，可廣泛地用于印刷裝訂和家具制造，因此，可廣泛地用于印刷裝訂和家具制造，用作紙張、木材、布、皮革、陶瓷等的黏用作紙張、木材、布、皮革、陶瓷等的黏合。合。二二 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?. 掌握乳液聚合的實驗方法和乳液聚合掌握乳液聚合的實驗方法和乳液聚合的特點。的特點。2. 掌握實驗室制備聚乙酸乙烯酯乳液的掌握實驗室制備聚乙酸乙烯酯乳液的方法。方法。3. 了解乳液聚合的配方及乳液聚合中各了解乳液聚合的配方及乳液聚合中各組分的作用。組分的作用。4. 進(jìn)一步掌握乳液聚合的原理和合成白進(jìn)一步掌握乳液聚合的原理和合成白乳膠的工藝流程，以及實驗中的注意乳膠的工藝流程，以及實驗中的注意事項。事項。三三 實驗原理實驗

5、原理 乳液聚合是指單體在溶解有乳化劑的分乳液聚合是指單體在溶解有乳化劑的分散介質(zhì)中被分散為增溶膠束，在水溶性引散介質(zhì)中被分散為增溶膠束，在水溶性引發(fā)劑作用下進(jìn)行的聚合反應(yīng)。發(fā)劑作用下進(jìn)行的聚合反應(yīng)。 乳化劑是高分子乳液聚合的重要成份。乳化劑是高分子乳液聚合的重要成份。常用乳化劑除聚乙烯醇外，還有乳化劑常用乳化劑除聚乙烯醇外，還有乳化劑OP OP ( (聚氧乙烯辛酚醚聚氧乙烯辛酚醚) )和聚氧乙烯蓖麻油等。和聚氧乙烯蓖麻油等。通常使用復(fù)合型乳化劑。乳化劑用量通常通常使用復(fù)合型乳化劑。乳化劑用量通常為為0.3%0.3%0.5%0.5%。 三三 實驗原理實驗原理 聚乙酸乙烯酯是由乙酸乙烯酯在光或過聚

6、乙酸乙烯酯是由乙酸乙烯酯在光或過氧化物引發(fā)下聚合而得，根據(jù)反應(yīng)條件，氧化物引發(fā)下聚合而得，根據(jù)反應(yīng)條件，如反應(yīng)溫度、引發(fā)劑濃度和溶劑不同，可如反應(yīng)溫度、引發(fā)劑濃度和溶劑不同，可得到分子量從幾千到十幾萬的聚合物。得到分子量從幾千到十幾萬的聚合物。 聚合反應(yīng)可按本體、溶液、懸浮或乳液聚合反應(yīng)可按本體、溶液、懸浮或乳液聚合等方式進(jìn)行，采用何種方法取決于產(chǎn)聚合等方式進(jìn)行，采用何種方法取決于產(chǎn)品的用途。因白乳膠作為涂料或粘合劑，品的用途。因白乳膠作為涂料或粘合劑，所以采用乳液聚合的方法所以采用乳液聚合的方法。 三三 實驗原理實驗原理 在乳液聚合中，有兩種粒子成核過程，在乳液聚合中，有兩種粒子成核過程，即

7、膠束成核和均相成核。乙酸乙烯酯為水即膠束成核和均相成核。乙酸乙烯酯為水溶性較大單體，溶性較大單體，28下在水中溶解度為下在水中溶解度為2.5。因此它主要以均相成核形成乳膠粒。因此它主要以均相成核形成乳膠粒。均相成核即水相聚合生成的短鏈自由基在均相成核即水相聚合生成的短鏈自由基在水相中沉淀出來。沉淀粒子從水相和單體水相中沉淀出來。沉淀粒子從水相和單體滴液吸附乳化劑分子而穩(wěn)定。接著又?jǐn)U散滴液吸附乳化劑分子而穩(wěn)定。接著又?jǐn)U散入單體，形成乳膠粒的過程。入單體，形成乳膠粒的過程。 三三 實驗原理實驗原理主要聚合反應(yīng)式如下：主要聚合反應(yīng)式如下： SOOOSOSOO2R +H2CCHOCOCH3RCH2CH

8、OCOCH3+H2CCHOCOCH3CH2CHOCOCH3CH2CHOCOCH32CH2CH2OCOCH3+HCCHOCOCH3RCH2CHCHCH2CCOCH3OH3COO或三三 實驗原理實驗原理 本實驗采用過硫酸鹽為引發(fā)劑，為使聚本實驗采用過硫酸鹽為引發(fā)劑，為使聚合反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，單體和引發(fā)劑均需分批合反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，單體和引發(fā)劑均需分批加入。聚合中常用的乳化劑是聚乙烯醇，加入。聚合中常用的乳化劑是聚乙烯醇，實際操作中把兩種乳化劑合并使用，乳化實際操作中把兩種乳化劑合并使用，乳化效果和穩(wěn)定性比單獨使用一種要好。本實效果和穩(wěn)定性比單獨使用一種要好。本實驗選用聚乙烯醇和驗選用聚乙烯醇和OP-10O

9、P-10復(fù)合乳化劑。復(fù)合乳化劑。四四 實驗儀器及試劑實驗儀器及試劑實驗儀器：機(jī)械攪拌器，恒溫水浴鍋，控實驗儀器：機(jī)械攪拌器，恒溫水浴鍋，控溫溫度計，溫溫度計，250ml三頸瓶，三頸瓶，50ml恒壓滴液恒壓滴液漏斗，回流冷凝管、量筒、燒瓶等漏斗，回流冷凝管、量筒、燒瓶等 。實驗試劑：實驗試劑：醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、乳化醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、乳化劑劑OP-10OP-10、去離子水、過硫酸銨、碳酸氫、去離子水、過硫酸銨、碳酸氫鈉、鄰苯二甲酸二丁酯。鈉、鄰苯二甲酸二丁酯。四四 實驗儀器及試劑實驗儀器及試劑實驗裝置圖實驗裝置圖五五 實驗步驟實驗步驟1.安裝好實驗裝置，檢查電動攪拌器是否安裝好實驗裝置，檢

10、查電動攪拌器是否正常工作。正常工作。2.向三口燒瓶加入向三口燒瓶加入80mL80mL蒸餾水和蒸餾水和6g6g聚乙烯聚乙烯醇。攪拌并逐步升溫到醇。攪拌并逐步升溫到90-9590-95，待聚乙，待聚乙烯醇全部溶解后滴入烯醇全部溶解后滴入1616滴滴OP-10OP-10，自然降，自然降溫至溫至6060左右。左右。五五 實驗步驟實驗步驟3.3.將將1g1g過硫酸銨溶于過硫酸銨溶于5mL5mL蒸餾水中，配成蒸餾水中，配成溶液。將溶液。將0.25g0.25g碳酸氫鈉溶于碳酸氫鈉溶于5mL5mL蒸餾水中，蒸餾水中，配成溶液，備用。配成溶液，備用。 4.4.加入加入20mL20mL醋酸乙烯酯和醋酸乙烯酯和2.

11、5mL2.5mL過硫酸銨過硫酸銨水溶液，攪拌乳化水溶液，攪拌乳化1010分鐘。然后再緩慢升分鐘。然后再緩慢升溫到溫到80-8580-85。在體系轉(zhuǎn)變成乳白色后，。在體系轉(zhuǎn)變成乳白色后，再繼續(xù)反應(yīng)再繼續(xù)反應(yīng)3030分鐘，并于分鐘，并于8080開始滴加剩開始滴加剩余的余的30mL30mL醋酸乙烯酯（滴加速度不宜過醋酸乙烯酯（滴加速度不宜過快）?？欤?。 五五 實驗步驟實驗步驟5 5. .滴完后在滴完后在8080保溫保溫1515分鐘，此后將剩余分鐘，此后將剩余的過硫酸銨水溶液滴入反應(yīng)體系，并再向的過硫酸銨水溶液滴入反應(yīng)體系，并再向反應(yīng)體系滴加反應(yīng)體系滴加20mL20mL醋酸乙烯酯，全部單體醋酸乙烯酯，

12、全部單體加入完畢后緩慢升溫到加入完畢后緩慢升溫到85-9085-90，保溫約，保溫約60min60min至無單體回餾液滴為止。至無單體回餾液滴為止。 6. 6. 冷卻至冷卻至5050，加入，加入5mL5mL碳酸氫鈉水溶液，碳酸氫鈉水溶液，調(diào)整體系的調(diào)整體系的pHpH值到值到5-65-6之間。之間。五五 實驗步驟實驗步驟7.7.最后，加入最后，加入10g10g鄰苯二甲酸二丁酯。鄰苯二甲酸二丁酯。攪拌并冷卻攪拌并冷卻3030分鐘，即得到白色的乳分鐘，即得到白色的乳液液- -粘合劑白乳膠。粘合劑白乳膠。六六 注意事項注意事項1. 聚乙烯醇必須完全溶解；聚乙烯醇必須完全溶解；2. 滴加速度均勻；滴加速

13、度均勻；3. 升溫不能快；升溫不能快；4. 醋酸乙烯酯必須蒸餾；醋酸乙烯酯必須蒸餾； 七七 聚乙酸乙烯酯的性能測定聚乙酸乙烯酯的性能測定性能：性能： 外觀、固含量、外觀、固含量、PH值、粘度、聚合穩(wěn)值、粘度、聚合穩(wěn)定性、耐水性、成膜性等。定性、耐水性、成膜性等。七七 聚乙酸乙烯酯的性能測定聚乙酸乙烯酯的性能測定1.1. 固含量測定：固含量測定： 在培養(yǎng)皿（預(yù)先稱重在培養(yǎng)皿（預(yù)先稱重m0m0）中倒入）中倒入2 2克克左右的乳液并準(zhǔn)確記錄（左右的乳液并準(zhǔn)確記錄（m1m1），與），與105105烘箱內(nèi)烘烤烘箱內(nèi)烘烤2 2小時，稱量并計算小時，稱量并計算干燥后的重量（干燥后的重量（m2m2），測其固體

14、百分），測其固體百分含量：含量：m0m1m0m2%wt固含量，七七 聚乙酸乙烯酯的性能測定聚乙酸乙烯酯的性能測定2.2.pH 值測定值測定 用精密用精密pH 試紙測定。試紙測定。3.3.粘度的測定粘度的測定 使用烏氏粘度計測定聚乙酸乙烯酯乳使用烏氏粘度計測定聚乙酸乙烯酯乳 液的粘度，液的粘度， 測試溫度為測試溫度為30 。七七 聚乙酸乙烯酯的性能測定聚乙酸乙烯酯的性能測定4.聚合穩(wěn)定性聚合穩(wěn)定性 A 用用100目的金屬網(wǎng)過濾一定質(zhì)量的乳液目的金屬網(wǎng)過濾一定質(zhì)量的乳液( 作為作為實驗試樣實驗試樣)，濾渣用水仔細(xì)洗滌后，烘干至恒，濾渣用水仔細(xì)洗滌后，烘干至恒重，重， 稱其質(zhì)量為稱其質(zhì)量為W1，試樣

15、中聚合用單體質(zhì)，試樣中聚合用單體質(zhì)量為量為W0，則，則 聚合穩(wěn)定性聚合穩(wěn)定性(% ) =（W 1W 0）100%B 觀察乳液聚合過程中是否出現(xiàn)大量肉眼可見觀察乳液聚合過程中是否出現(xiàn)大量肉眼可見的粗粒子、乳化不完全、凝聚破乳等現(xiàn)象，的粗粒子、乳化不完全、凝聚破乳等現(xiàn)象，出現(xiàn)上述情況，視為聚合不穩(wěn)定。出現(xiàn)上述情況，視為聚合不穩(wěn)定。七七 聚乙酸乙烯酯的性能測定聚乙酸乙烯酯的性能測定5.耐水性的測定耐水性的測定 聚乙酸乙烯酯乳液涂在玻璃板上聚乙酸乙烯酯乳液涂在玻璃板上, 在常在常溫下成膜，溫下成膜， 將玻璃板的將玻璃板的2/ 3部分浸人部分浸人水中，記錄膜完全脫落的時間水中，記錄膜完全脫落的時間, 通

16、過脫通過脫落時間來表征其耐水性，時間越長耐落時間來表征其耐水性，時間越長耐水性越好。水性越好。七七 聚乙酸乙烯酯的性能測定聚乙酸乙烯酯的性能測定6.成膜時間的測定成膜時間的測定 將一定量的聚乙酸乙烯酯乳液倒在玻璃將一定量的聚乙酸乙烯酯乳液倒在玻璃片上，片上， 使之流成均勻平滑的一層，自使之流成均勻平滑的一層，自然干燥后成膜然干燥后成膜, 準(zhǔn)確記錄成膜的時間，準(zhǔn)確記錄成膜的時間，每個樣品進(jìn)行每個樣品進(jìn)行3 組平行試驗，求其平均組平行試驗，求其平均值，即為最終側(cè)得的成膜時間。值，即為最終側(cè)得的成膜時間。八八 思考與討論思考與討論1.1. 聚乙烯醇在反應(yīng)中的作用？聚乙烯醇在反應(yīng)中的作用？2.2. 過

17、硫酸銨在反應(yīng)中的作用？過硫酸銨在反應(yīng)中的作用？3.3. 為什么要用碳酸氫鈉調(diào)整為什么要用碳酸氫鈉調(diào)整pHpH值為值為5-65-6？八八 思考與討論思考與討論1. 合成聚乙酸乙烯酯反應(yīng)中合成聚乙酸乙烯酯反應(yīng)中聚乙烯醇的聚乙烯醇的作用？作用？ 答答:加聚乙烯醇的作用有二：加聚乙烯醇的作用有二：其一，作為一種非離子乳化劑，與另其一，作為一種非離子乳化劑，與另一種乳液配合使用提高乳化效果和穩(wěn)一種乳液配合使用提高乳化效果和穩(wěn)定能力；定能力；其二，利用其水溶液呈堿性來調(diào)整反其二，利用其水溶液呈堿性來調(diào)整反應(yīng)液的應(yīng)液的PHPH不至于太低，因為以過硫酸不至于太低，因為以過硫酸鹽做引發(fā)劑時，會使反應(yīng)液的酸性不鹽做引發(fā)劑時，會使反應(yīng)液的酸性不斷增加。斷增加。 八八 思考與討論思考與討論2.2.過硫酸銨在反應(yīng)中的作用？過硫酸銨在反應(yīng)中的作用？ 答答: :作為引發(fā)劑，作為引發(fā)劑，過硫酸銨在水相中受過硫酸銨在水相中受熱分解成硫酸離子自由基而引發(fā)聚合熱