非水介质的乳液聚合

1、November 22.200November 22.2005 5 材料材料学学院院 郭郭伟伟峰峰 陈陈源源什么是乳液聚合？单体在水中由乳化剂分散成乳液状态的聚合，称作乳液聚合。参考课本P110。 通常所说的乳液聚合几乎都是以水作为分散介质，借助乳化剂的作用把油相单体分散在水中进行乳液聚合。某些溶于水的单体或某些遇水分解的引发剂都可在非水介质中进行乳液聚合，但引发剂和乳化剂的选择，乳液聚合的规律往往和传统的水乳液聚合有所不同。这类乳液聚合通常叫做非水介质的乳液聚合。什么是非水介质的乳液聚合 反相乳液聚合 非水介质中的正相乳液聚合 分散聚合反相乳液聚合的机理反相乳液聚合就是将水溶性单体溶于水中，

2、借助乳化剂的作用使之分散在非极性液体中形成“油包水”（W/O)型乳液而进行的聚合。这种聚合因采用的分散介质，单体溶解性和所采用的引发剂类型和水作分散介质的乳液聚合体系刚好相反而名。 1962年Vanderhoff首先进行了水溶性单体的反相乳液聚合，他们发现反相乳液聚合与溶液聚合相比具有许多优点，如聚合速率高，得到的乳胶通过调节体系的的Ph值或加入适当乳化剂的方法使聚合物迅速地溶于水，比粉末型聚合物的应用方便得多。从此反相乳液聚合作为常规乳液聚合的一个补充，得到了迅速发展。W/O型乳化剂水溶性单体有机溶剂水引发剂反相乳液聚合体系单体的选择可以用于反相溶液聚合得水溶性单体有丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯

3、酰胺，乙烯基对苯磺酸钠，甲基丙烯酸二氨基乙酯的季铵盐等。一般有水溶性和油溶性常见的引发剂有 油溶性的BPO、AIBN 水溶性的过硫酸钾引发剂的选择 乳化剂的选择一般选择其亲水亲油平衡（HLB）值在5左右。如果采用BPO，BPO会在油相中分解产生自由基并且扩散进入胶束，随后在互相隔离的场所引发单体聚合，因此终止反应少聚合速度和聚合度较高，而且反应条件缓和、易于散热和控制，所得的产品可以直接应用，也可以凝聚、蒸出油相后干燥成粉末成品.如果采用过硫酸钾作乳化剂，其聚合速度远比相应的溶液聚合要快。有机溶剂的选取一般选取与水不互溶的非极性或极性小的有机溶剂，常用的是芳香族溶剂，如甲苯、邻二甲苯。己烷、环

4、己烷、正庚烷、异构石蜡、异链烷烃、汽油、煤油等也多被采用。反相乳液聚合的机理涉及成核过程及聚合场所。在反相乳液聚合中，由于单体在水和有机溶剂中有不同的溶解度使溶液聚合有乳液聚合原理并存，即胶束和单体液滴均有可能成为聚合场所。但是一般来讲，胶束成核占次要地位，聚合主要在水溶液液滴内进行。在反相乳液聚合中，水溶性和油溶性引发剂的成核过程有所不同，这与引发剂和单体在水和有机溶剂中的分配情况有关。由此我们可以得出结论:反相乳液聚反相乳液聚合的机理不全是微滴中的溶液聚合的机理不全是微滴中的溶液聚合，其引发和粒子成核是在胶束合，其引发和粒子成核是在胶束和单体水溶液液滴两个场所进行和单体水溶液液滴两个场所进

5、行的。的。反相乳液聚合法的应用广泛，造纸、石油开采工业中都有广泛应用。反相乳液聚合为水溶性单体提供了一个具有高聚合速率和高相对分子质量产物的聚合方法。以聚丙烯酰胺及其衍生物、聚丙烯酸及其盐类等水溶性聚合物的研究为起点，反相乳液聚合的研究在现代工业和民用等方面起着越来越重要的作用。反相乳液聚合的应用尤其是水溶性高相对分子质量聚合物被广泛用于纺织工业中的粘合剂、增稠剂，石油及造纸工业中的絮凝剂、增稠剂和增强剂，以及在涂料、医药等行业的应用。反相乳液聚合有广阔的发展前景，引起了国内外高分子学者的高度重视。 反相乳液聚合法的应用举例聚苯胺是一种导电、导热高聚物。通常聚苯胺是利用过硫酸铵或重铬酸钾为引发

6、剂在酸性水溶液中进行溶液聚合，通过氧化苯胺制得，产物几乎不溶于水及其他极性溶剂，因此很难加工。如果聚合产物是胶状分散体形态，则其加工性能将得到明显改善。反相乳液中制备了有晶区存在的苯胺，大大提高了苯胺的使用性能。 非水介质中的正相乳液聚合选用的非水极性介质有液氨、甲酰胺和甲酸等，对烯类单体的均聚和苯乙烯丁二烯共聚试验结果表明，都不如以水作分散介质那么顺利。分散聚合是一种单体、稳定剂和引发剂都溶于分散介质、聚合反应开始时为均相，但形成的聚合物不溶于分散介质的的沉淀聚合。聚合物达到临界链长后，以小颗粒的形式悬浮在介质中，形成类似于聚合物乳液的稳定分散体系，常叫做P-OO乳液。分散聚合分散聚合优点众多，固含量可达50以上制得的产品耐水性、光泽性、透明性和力学