【毕业设计】丙烯酸酯乳液的合成和环氧树脂接枝改性研究 ㊣ 精品文档 值得下载

作建筑物的内外墙涂料，尤其是作为外墙涂料。

另外还可用来制作嵌缝膏和玻璃腻子以及地板胶等。

在汽车行业主要用于汽车内装饰的粘接。

另外用于木制品电器玩具医药行业的丙烯酸酯类胶黏剂即可做压敏胶用，又可直接用来粘接木器，纸板，塑料等。

第二章实验部分实验药品常数药品物理常数实验所用到的些药品的物理常数见下表药品物理常数药品名称分子量沸点度相对密度折射率状态甲基丙烯酸甲酯无色透明液体，有强烈刺激性气味丙烯酸丁酯无色透明液体，有水果香味丙烯酸无色透明液体有辛辣刺激味无色或淡黄色油状液体十二烷基苯磺酸纳白色至微黄色片状。

去离子水无色液体过硫酸铵白色晶体药品规格实验所用药品的级别规格厂家表药品规格药品名称英文名称级别分子式生产厂家甲基丙烯酸甲酯工业级黑龙江龙新化工有限公司丙烯酸丁酯工业级北京东方石油化工有限公司工业级邢台市合成化学厂十二烷基硫酸钠汕头西陇化工厂过硫酸铵广州市金珠江化学有限公司去离子水丙烯酸天津市大茂化学试剂厂主要仪器设备装置设备览表表仪器规格型号名称数量型号厂家搅拌器上海本模型厂烘箱上海泸越实验仪器有限公司涂四杯黏度计电炉三角牌电子天平秒表泸制号上海星钻秒表有限公司铁架台红外线灯泡加热装置玻璃材料览表表玻璃材料仪器名称数量型号规格三口烧瓶量筒量筒量筒烧杯烧杯烧杯玻璃棒温度计球型冷凝管滤网滴管工艺流程框图合成工艺流程图乳液采取种子乳液聚合法合成。

先将部分反应单体乳化剂水按比例配好，投入反应器中搅拌使其与预乳化。

升温水浴至士，加入三分之的引发剂过硫酸铵反应分钟左右形成种子乳液，其余单体混合物通过滴管滴加在个小时里滴完。

在反应过程中，分四次滴加剩余的过硫酸铵。

单体混合物全部滴加完后，保温分钟左右时间，然后降温至左右，加入氨水调节值，消耗剩余的单体，中和过滤后得到乳液，合成工艺路线见下图环氧改性工艺十二烷基苯磺酸钠混合乳化剂去离子水部分单体甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯丙烯酸预乳化液少量引发剂种子乳液部分单体少量引发剂纯丙烯酸酯乳液纯丙烯酸酯乳液环氧树酯改性丙烯酸酯乳液反应装置图反应机理乳液聚合机理乳液聚合是现代化学聚合四种最重要的合成方法之。

所谓乳液聚合体系是指水单体表面活性剂聚合催化剂生成的聚合物保护胶体阻聚剂氧成膜助剂增塑剂，有时还有颜料填料等纠缠在起相互作用的非均相体系中的非均相聚合。

经过后来科研工作者对理论进步的完善和发展。

目前，乳液聚合的理论实践和使用技术己经比较成熟，成为制造聚合物树脂和聚合物乳液的重要方法和技术之。

在经典乳液聚合模型分为三个阶段，即阶段Ⅰ乳胶粒生成阶段阶段Ⅱ乳胶粒长大阶段阶段Ⅲ聚合反应完成阶段。

当水溶性引发剂加入到体系以后，在反应温度环氧树酯下，引发剂在水相中开始分解出自由基。

在聚合反应进行之前，常常要经历个不发生聚合反应的诱导期。

在这期间，所生成的自由基被体系中的氧气或其他阻聚剂捕获，而不发生聚合。

诱导期过后，聚合过程进入到个反应加速期，即阶段Ⅰ。

在阶段Ⅰ，由于体系中胶束浓度远大于单体浓度，引发剂分散出来的自由基向胶束扩散的机会要比向单体珠滴扩散的机会大得多。

当自由基扩散进入个增溶胶束中以后，就在其中发生聚合，生成大分子链，于是胶束就变成个被单体溶胀的聚合物乳液胶体颗粒，即乳胶粒。

聚合反应主要发生在乳胶粒中。

随着聚合反应的进行，乳胶粒中的单体逐渐被消耗，水相中呈自由分子状态的单体分子不断扩散到乳胶粒中进行补充，而水相中被溶解的单体又来自单体珠滴。

从微观上讲，在这以阶段，单体在乳胶粒水相和单体珠滴之间建立起了动态平衡，第三阶段，液滴中单体耗尽，聚合反应只在残存于聚合物颗粒中的单体上进行了，而这些单体也逐渐减少，所以反应速度就逐渐减慢了，直到这些单体耗尽，于是聚合反应就终止了。

自由基反应机理丙烯酸酯类乳液聚合是通过自由基聚合反应机理进行的，丙烯酸游离基聚合反应的历程主要包括链引发，链增长，链转移和链终止等几个连锁反应。

引发阶段，引发阶段涉及到两个反应，首先是由引发剂在热或催化剂的游离基的不断供给及反应的连续进行，否则不会发生反应。

温度过高会使得反应速度非常快发生暴聚现象。

使得实验失败。

丙烯酸酯类乳液聚合反应温度通常控制在回流温度，单体滴加反应温度在度，聚合反应接近终点时，回流减少，反应温度可以上升到度。

聚合温度低于度时，反应速度明显减慢，滴加的单体不能很快的聚合，造成体系中单体局部浓度过大，极易引起暴聚冲釜，操作难度增大若聚合温度过高，聚合反应速率增大，聚合物粒子变软粘性增加，使乳胶粒子间因碰撞而凝聚的可能性增加，不利于乳化体系的稳定聚合反应温度高度，乳液内部易产生粗粒子。

在实验过程中，控制温度在度的时候发生了暴聚冲釜的现象，温度控制在度到度时乳液的粒径较大。

乳液粘度较大。

加料方式的影响本试验采用过次性投料方法，预乳化半连续法，种子乳液法。

次性投料就是在反应开始把单体，引发剂，乳化剂，水等药品加入到三口烧瓶中加热搅拌反应。

用这种投料方式在试验的过程中发生了严重的暴聚冲釜的现象。

产品发生严重的凝胶。

次性投料虽然容易操作，但由于单体在反应器内大量积聚，常常会使得单体的聚合在个很短的时间内就能完成，从而导致聚合速度难以控制聚合产生的热量难以及时散出反应器出现假粘等不良后果如果参加聚合的单体具有不同的竞聚率，次投料又会导致难以生成均匀共聚物。

预乳化半连续法是将水总量的，乳化剂，引发剂，助剂和全部的单体投入容器中，在室温下快速搅拌乳化半个钟到个钟，然后将的预乳化液和的水投入反应器中搅拌，升温至聚合温度，反应个钟左右后滴加余下的预乳化液，在个小时内滴完升温反应至转化率大于时降温，调节值，出料。

用这种方法试验的结果还算可以，产品有少量凝胶，有两次发生暴聚想象。

乳液的粒径较小。

种子乳液法将规定量的水，乳化剂，助剂和少量单体投入反应器中作为初始加料，搅拌，升温至聚合温度加入部分引发剂引发聚合反应，待反应基本完成后，再分别均匀滴加单体和引发剂所有原料加料完毕后，升温，保温反应至转化率达到以上时降温，调节值，出料。

采用此加料方法得到的产品没有凝胶，粒径较小，产品的性能很好。

连续性滴加可以使单体和引发剂以较小的流率滴入反应器中，使引发剂和单体在瞬间即基本上反应完毕，反应器中反应物料的浓度趋近于零，反应器对反应物料呈饥饿或半饥饿状态。

采用该种滴加方式，单体不会大量积聚，从而能有效避免反应速度过快热量难以及时散失和假粘等不良现象由于单体小流量滴入，即使参加聚合的单体具有不同竞聚率，也能生成较均匀的聚合物。

虽然半连续滴加也要预投部分单体，但由于预投的少量单体分散在整个溶剂中，加上不断搅拌，也能有效地防止单体积聚，所以预投部分单体对树脂聚合均匀性等不会产生太大影响。

可见，后两种滴加方式都能使各种单体处于饥饿或半饥饿状态，并可以有效防止不良现象的发生。

但半连续滴加反应时间相对较短，所以生产效率较高，能源消耗较低。

故在合成乳液的时候我们采用了半连续滴加的方式。

其中采用的种子乳液法最多。

搅拌速率的影响经实验可得，在分散期，由于搅拌目的是使乳化剂极多的分散，形成足够多的胶束和单体滴珠。

胶束数目多了，就为后期反应提供更多的场所。

在单体数目不变的情况下，胶束越多，生成的乳胶粒粒径就越小。

当反应进行期，搅拌速率过大时，由于剪切力的作用，使乳胶粒子具有高速旋转的动能，粒子的碰撞会使粒子相互聚合结在起，形成大粒径当搅拌速率过小时，体系内部不能充分混合，单体易在反应器上部形成滞留层，乳化剂不能把单体充分乳化，单体不能被充分消耗，当升温时，单体内易于发生本体聚合，大量反应热不能及时导出，导致反应自动加速，最终整个反应器内发生凝聚。

实验结果表明当搅拌速度大于时，易产生大量的泡沫，从而导致聚合反应失稳当搅拌速率低于时，聚合反应后期易于产生大量的粗粒子，有大块凝胶出现。

因此，不同时期内，对搅拌速度的有效控制，能改善乳液的性能。

环氧树脂改性前后产品性能分析通过正交实验后我们得到了纯丙乳液的最佳配方，在对环氧树脂用量进行单因素实验我们得到了最佳环氧树脂用量。

得到了这些结果后我们进行了环氧树脂改性实验，得到了两组实验结果，第组为没有加环氧树脂的纯丙乳液，第二组为该性后的产品，对两组产品进行涂膜分析。

得到的数据如表，对数据进行分析我们发现固含量增加了点，乳液的黏度明显增大，耐水性有所增加。

红外谱图分析没加环氧树脂的产品分析没加环氧树脂的产品红外谱图由谱图表明我们的产品是丙烯酸酯。

在谱图上我们发现在有吸收峰表明有存在。

在处有个较强的吸收峰表明有基存在连同在处有很强的吸收峰表明有基团存在。

由这两个峰的出现我们可以确定产品里有酯基由以上的分析我们确定我们的产品是丙烯酸酯。

加环氧树脂改性后的产品分析加了环氧树脂的产品我们也做了红外分析。

由两张谱图进行比较我们发现，两张谱图非产相似。

环氧基的特征吸收峰在处。

我们发现在谱图中处没有明显的吸收峰，这表明我们加入的环氧树脂已经发生了反应，环氧键打开了，说明我们的产品进行环氧接枝改性成功了。

达到的了目的产物。

结论本实验主要研究丙烯酸酯乳液的合成和环氧树脂接枝改性。

通过反复试验，找出各个影响乳液状态和性能的因素。

并在定范围内对其进行选优和正交实验，找出最优的工艺。

实验的结果表明，软硬单体的配比，对乳液的成膜性能起着很重要的做用。

在定的范围里，软硬单体的配比为，功能性单体为，乳化剂为，时乳液的综合性能最好，环氧树脂用量在时，丙烯酸酯乳液环氧接枝改性，产品性能最好。

对于影响乳液状态和性能的各个影响因素，有以下些结论，软硬单体的配比在左右，涂膜的软硬度比较好。

成膜性很好。

随着软单体丙烯酸丁酯用量的增加。

成膜性较差，乳液也越来越粘。

当硬单体甲基丙烯酸甲酯用量多于软单体倍时成膜较差，且成的膜很脆，性能不好。

，功能性单体的用量在的时候产品的性能较好，没有什么凝胶，乳液的粘度不会很高。

成膜很好，且成膜透明性很好。

乳液稳定性很好。

用量太少时反应过程会发生凝胶现象严重。

用量太大时乳液会很粘，成膜不是很好。

，乳化剂的用量在左右乳液稳定性很好，成膜光泽性很好。

在定范围内，乳化剂用量越少时，乳液的粘度会减小在施工时容易出现流挂，涂膜层在长时间内难以干燥。

乳化剂用量太大时，则在施工时流平性能差，而且储存不稳定。

在定范围里乳液的粘度随这乳化剂用量的增