乳化剂对半连续乳液聚合动力学及成核机理的影响（常用版）(可以直接使用，可编辑完整版资料，欢迎下载）乳化剂对半连续乳液聚合动力学及成核机理的影响第35卷第5期2007年5月华南理工大学(自然科学版)JournalofSouthChinaUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Vo1.35No.5May2007文章编号:1000-565X(2007)05.0126.06乳化剂对半连续乳液聚合动力学及成核机理的影响木孙志娟张心亚江庆梅黄洪陈焕钦(华南理工大学化工研究所,广东广州510640)摘要:采用半连续乳液聚合工艺制备丙烯酸酯乳液,研究乳化剂浓度([E])对聚合动力学和成核机理的影响,并分析不同[]时整个聚合过程中粒子尺寸分布的演变规律.实验结果表明:”-3[E]>0.01mol/L时,聚合速率R.oc[E]船,体系遵循胶柬成核机理及聚合规律;而当[E]<0.01mol/L时,R.oc[E]”,体系以均相成核为主要成核方式.~3,1-,根据整个聚合过程中的粒子尺寸分布规律可进一步验证体系在不同[]时具有不同的成核机理.关键词:乳液聚合;胶束成核;均相成核;乳化剂;聚合速率;粒子尺寸分布中图分类号:TQ430.1文献标识码:A乳液聚合具有反应速度快,易散热,可在低温下反应等特点,适用于直接利用合成乳液的情况,如涂料,粘合剂,皮革处理剂和纺织品处理剂等精细化学品的生产….尤其是半连续乳液聚合作为合成聚合物的主要生产方法,已成了化学工业中的研究焦点之一J.但由于半连续乳液聚合机理的特殊性,体系的复杂性,聚合手段的多样性,目前大部分研究都侧重于聚合工艺及动力学特征的探讨【3],而有关乳化剂对成核机理及整个聚合过程中粒子尺寸分布的影响研究并不多见.在半连续乳液聚合过程中,成核阶段是反应后期粒子增长和反应完成阶段的基础,尤其是对整个聚合过程中的粒子尺寸分布有重要的影响_4J.随着乳液聚合技术的发展,出现了多种成核机理理论,如胶束成核机理J,均相成核机理和单体液滴成核机理等.文中主要分析了在半连续乳液聚合过程中,乳化剂浓度对聚合速率及乳胶粒子大小的影响,并在确定聚合动力学方程的基础上对成核机理进行讨论,进一步根据整个聚合过程中粒子尺寸分布的变化规律来验证不同乳化剂浓度时体系中不同的成收稿日期:2006—05—19基金项目:广东省科技计划项目(2003B10506)作者简介:孙志娟(1980.),女,博士生,主要从事丙烯酸酯乳液和树脂的合成研究.E—mail:su77@163.tom核机理.1实验部分1.1实验原料及配方共聚单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA),丙烯酸丁酯(BA),日本进口,工业级;阴离子乳化剂为十二烷基苯磺酸钠(DBS),国产,工业级;引发剂为过硫酸钾(KPS),pH缓冲剂为碳酸氢钠(NaHCO),国产,化学纯;去离子水(H0),自制.实验确定的基本配方如表1所示.表1实验配方Table1Experimentalformulation原料质量/g原料质量/gMMA10oI,s1.0～1.2BA10oNaHCO0.3～0.5DBS0.1～3.0H,04001.2乳液的制备在装有数显搅拌器,回流冷凝器,恒温加热装置的反应釜中进行半连续乳液聚合反应.在反应器中加入一定量的乳化剂和去离子水,搅拌使其乳化充分.待加热至反应温度(80℃)时,采用恒流泵滴加反应单体和引发剂,控制滴加时间在2h左右.保温反应一段时间后升温至90℃,熟化后降温出料.第5期孙志娟等:乳化剂对半连续乳液聚合动力学及成核机理的影响1.3乳液的动力学表征1.3.1转化率的测定(称重法)对半连续乳液聚合体系而言,采用瞬时转化率(反应阶段特定时刻已反应的单体与反应器中单体总量之比)来表征其反应过程的动力学情况:X=(W—W0)(R.t+m)/(Rt)(1)式中:为乳液固含量,%;W.为不挥发物含量,%;为单体和引发剂水溶液的滴加速度之和,g/min;为单体的加入速度,g/min;m为初始反应器中乳化剂水溶液的质量,g;t为加料时间,min;W和W.采用国标GB1725--1979规定的方法来测定.1.3.2聚合速率(R.)的计算经典的乳液聚合理论按动力学特征将聚合过程分为3个阶段,其中恒速阶段自乳胶束消失开始,乳胶粒数恒定,故聚合速率不变.该阶段的聚合反应速率可用线性回归法求出,即对此阶段中