1、實驗 3 乙酸乙烯酯的乳液聚合聚乙酸乙烯酯是由乙酸乙烯酯在光或過氧化物等引發劑的作用下聚合而成的。其聚合反 應可以按本體、溶液或乳液聚合等方式進行，采用何種方式，決定于產物的用途。作為涂料 或黏合劑使用時，一般采用乳液聚合方法。聚乙酸乙烯酯乳膠漆具有水性涂料的黏度小、分 子量大、不含有機溶劑等優點，但漆膜耐水性能稍差，所以一般不單獨作為成膜物使用，而 是與其他乙烯基單體進行共聚合；作為黏合劑時（俗稱白乳膠），廣泛應用于木材加工、書 籍裝訂、紙袋、硬紙板加工、飲料杯、包封、折疊盒、多層復合裝運袋、標簽、箔制品、薄 膜與紙張轉移印花、香煙濾紙、絕緣材料、襯墊材料、汽車內裝飾、皮革加工和瓷磚黏貼等。

2、本實驗采用乳液聚合制備聚乙酸乙烯酯。一、實驗目的1掌握乙酸乙烯酯的乳液聚合的實驗技術。2掌握測定固含量并依此計算轉化率的方法。二、實驗原理乳液聚合是指將不溶或微溶于水的單體在強烈的機械攪拌和乳化劑的作用下在水中分 散成乳液狀并在水溶性引發劑引發下進行的聚合反應。乳液聚合與懸浮聚合都是將油溶性單體分散在水中進行的聚合反應，也具有散熱容易、 聚合反應溫度易于控制的優點；不同之處是乳液聚合采用水溶性引發劑，而聚合反應是在增 溶膠束內形成單體聚合物乳膠粒，每個乳膠粒中只有一個自由基，因此聚合反應速率僅取 決于乳膠粒的數目和乳化劑的濃度。由于膠束顆粒比單體液滴小得多，因此乳液聚合得到的 聚合物粒子也比懸

3、浮聚合小得多。乳液聚合能在高聚合速率下獲得較高分子量的聚合產物，且聚合反應溫度通常都較低， 特別是用氧化還原引發體系時，可在室溫下進行；乳液聚合在聚合反應后期體系黏度通常仍 較低，可用于合成黏性大的聚合物，如橡膠等。乳化劑分子具有兩親性的化學結構，分子兩端分別是親水基和疏水基，能使油（單體） 均勻穩定地分散在水中而不分層。乳化劑溶液濃度達到一定值時，乳化劑分子開始形成膠束， 該濃度稱為臨界膠束濃度（CMC），此時溶液的許多物理性質都有突變。在大多數乳液聚合反 應體系中，乳化劑的濃度為2%3%。超過CMC值的13個數量級。乳化劑能降低界面 張力，使單體容易分散為小液滴，在微粒表面形成保護層，阻止

4、微粒凝聚。常見的乳化劑分 為陰離子型、陽離子型和非離子型。本實驗采用的OP -10屬于非離子型乳化劑。乙酸乙烯酯乳液聚合機理與一般乳液聚合機理相似，但乙酸乙烯酯在水中有較高的溶解 度，而且容易水解，產生的乙酸會干擾聚合，因而具有一定的特殊性，且乙酸乙烯酯的自由 基比苯乙烯自由基更活潑，鏈轉移反應更加顯著。工業生產使用聚乙烯醇來保護膠體同時使 用乳化劑，以起到更好乳化效果和穩定性。本實驗采用聚乙烯醇作為膠體穩定劑，乳化劑OP - 10起輔助作用。使用的引發劑為過 硫酸鹽，為了聚合反應進行得較平穩，單體和引發劑均需分批加入。三、試劑與儀器聚乙烯醇，乳化劑OP - 10，乙酸乙烯酯，過硫酸銨，碳酸氫

5、鈉，鄰苯二甲酸二丁酯，去離子水；250mL 燒瓶，攪拌器，電爐，變壓器，恒溫水浴，球形冷凝管，溫度計，四口燒瓶，恒壓滴液漏斗，量筒，燒杯，電子天平，四、實驗步驟(1)如圖 5-3 所示安裝好實驗裝置。250mL燒瓶中加入3g聚乙烯醇和0.5g乳化劑OP - 10，以及44mL去離子水，加熱 升溫，攪拌，在8090C保持0.5h左右，使其全部溶解，冷卻備用。將0.3g過硫酸銨(APS)溶解于蒸餾水中，配成5%溶液。將已配制好的乳化劑溶液加入四口燒瓶中，溫度升到50C，量取10mL乙酸乙烯酯 及2mL APS溶液，加入到四口燒瓶中，開動攪拌器，將單體、乳化劑、引發劑和水混合均 勻，逐步升溫至74C

6、，調整攪拌速度，使液面平穩不飛濺，明顯出現回流。待回流停止后，恒溫30min，量取24mL乙酸乙烯酯，加入到恒壓滴液漏斗中，在52h內緩慢滴加到四口燒瓶中，控制單體滴加速度為1滴/ (45)s，剩余的引發劑從另 一個滴液漏斗中加入，并使剩余的引發劑滴加速度與單體滴加速度相匹配，大約5滴/5min, 整個過程中控制單體回流速度12滴/s為宜，在第二階段單體滴加開始時，逐步升溫至 81C，單體滴加完畢后恒溫1h。反應至無單體回流為止，冷卻至50C ；加入質量分數為5%的碳酸氫鈉水溶液，調 整溶液pH值(邊滴加邊測定pH值)為56,得到白色乳液。慢慢加入5g鄰苯二甲酸二 丁酯攪拌冷卻，此白色乳液可直

7、接作為黏合劑(白乳膠)使用，也可加入水稀釋并混入色料， 制成各種涂料(乳膠漆)。測定固含量：觀察乳液外觀，取3g乳液(精確到0.002g)置于烘至恒重的玻璃表面皿 上，放于95C烘箱中烘至恒重計算固含量(約4h)。固含量=固含量=干燥后樣品重100%干燥前樣品重X10%轉化率=固含量轉化率=固含量X產品量-聚乙烯醇量-鄰苯二甲酸二丁酯量X100%(5 -5)單體量(9)穩定性。在100mL量筒中加入10mL乳液和90mL蒸餾水攪拌后靜置一天，觀察乳 膠粒子的沉降情況。五、數據記錄與處理聚乙烯醇/g乳化劑OP - lO/g去離子水/mL過硫酸銨/g乙酸乙烯酯/g碳酸氫鈉/g鄰苯二甲酸二丁酯/g固含量/%轉化率/%穩定性六、思考題1乳化劑有哪些類型，各有什么結構特點？乳化劑濃度對乳膠粒大小及聚合物分子量 有何影響？PVA在反應中起什么作用？為什么與乳化劑OP -10