聚乙酸乙烯酯白乳胶的合成讲解课件.ppt

1、聚乙酸乙烯酯白乳胶的合成聚乙酸乙烯酯白乳胶的合成 及性能测定及性能测定 聚乙酸乙烯酯白乳胶的合成聚乙酸乙烯酯白乳胶的合成一一 聚乙酸乙烯酯白乳胶概述聚乙酸乙烯酯白乳胶概述二二 实验目的实验目的三三 实验原理实验原理四四 实验仪器及试剂实验仪器及试剂五五 实验步骤实验步骤6 6注意事项注意事项7聚乙酸乙烯酯的性能测定聚乙酸乙烯酯的性能测定八八 思考与讨论思考与讨论一一 聚乙酸乙烯酯白乳胶概述聚乙酸乙烯酯白乳胶概述 本品是一种水溶性胶粘剂，是由乙酸本品是一种水溶性胶粘剂，是由乙酸乙烯单体在引发剂作用下经聚合反应而乙烯单体在引发剂作用下经聚合反应而制得的一种热塑性粘合剂。通常称为白制得的一种热塑性粘

2、合剂。通常称为白乳胶或简称乳胶或简称PVAcPVAc乳液，化学名称聚乙酸乳液，化学名称聚乙酸乙烯胶粘剂，是由醋酸与乙烯合成醋酸乙烯胶粘剂，是由醋酸与乙烯合成醋酸乙烯，添加钛白粉（低档的就加轻钙，乙烯，添加钛白粉（低档的就加轻钙，滑石粉等粉料），滑石粉等粉料），再经乳液聚合而成的再经乳液聚合而成的乳白色稠厚液体乳白色稠厚液体。一一 聚乙酸乙烯酯白乳胶概述聚乙酸乙烯酯白乳胶概述聚乙酸乙烯酯白乳胶性能：聚乙酸乙烯酯白乳胶性能：(1)(1)白乳胶具有常温固化、固化较快、粘白乳胶具有常温固化、固化较快、粘接强度较高，粘接层具有较好的韧性和耐接强度较高，粘接层具有较好的韧性和耐久性且不易老化等的一系列优点

3、。久性且不易老化等的一系列优点。(2)(2)它是以水为分散剂，使用安全、无毒、它是以水为分散剂，使用安全、无毒、不燃、清洗方便，常温固化，对木材、纸不燃、清洗方便，常温固化，对木材、纸张和织物有很好的黏着力，胶接强度高，张和织物有很好的黏着力，胶接强度高，固化后的胶层无色透明，韧性好。固化后的胶层无色透明，韧性好。一一 聚乙酸乙烯酯白乳胶概述聚乙酸乙烯酯白乳胶概述(3)(3)可作酚醛树脂、脲醛树脂等黏合剂的可作酚醛树脂、脲醛树脂等黏合剂的改性剂，用于制造聚醋酸乙烯乳胶漆等。改性剂，用于制造聚醋酸乙烯乳胶漆等。(4)(4)乳液稳定性好，储存期可达半年以上。乳液稳定性好，储存期可达半年以上。因此，

4、可广泛地用于印刷装订和家具制造，因此，可广泛地用于印刷装订和家具制造，用作纸张、木材、布、皮革、陶瓷等的黏用作纸张、木材、布、皮革、陶瓷等的黏合。合。二二 实验目的实验目的1.掌握乳液聚合的实验方法和乳液聚合掌握乳液聚合的实验方法和乳液聚合的特点。的特点。2.掌握实验室制备聚乙酸乙烯酯乳液的掌握实验室制备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组分的作用。组分的作用。4.进一步掌握乳液聚合的原理和合成白进一步掌握乳液聚合的原理和合成白乳胶的工艺流程，以及实验中的注意乳胶的工艺流程，以及实验中的注意事项。事项。三三 实验原理实验原理 乳液

5、聚合是指单体在溶解有乳化剂的分乳液聚合是指单体在溶解有乳化剂的分散介质中被分散为增溶胶束，在水溶性引散介质中被分散为增溶胶束，在水溶性引发剂作用下进行的聚合反应。发剂作用下进行的聚合反应。乳化剂是高分子乳液聚合的重要成份。乳化剂是高分子乳液聚合的重要成份。常用乳化剂除聚乙烯醇外，还有乳化剂常用乳化剂除聚乙烯醇外，还有乳化剂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。通常使用复合型乳化剂。乳化剂用量通常通常使用复合型乳化剂。乳化剂用量通常为为0.3%0.3%0.5%0.5%。三三 实验原理实验原理 聚乙酸乙烯酯是由乙酸乙烯酯在光或过聚乙酸乙烯酯是由乙酸乙烯酯

6、在光或过氧化物引发下聚合而得，根据反应条件，氧化物引发下聚合而得，根据反应条件，如反应温度、引发剂浓度和溶剂不同，可如反应温度、引发剂浓度和溶剂不同，可得到分子量从几千到十几万的聚合物。得到分子量从几千到十几万的聚合物。聚合反应可按本体、溶液、悬浮或乳液聚合反应可按本体、溶液、悬浮或乳液聚合等方式进行，采用何种方法取决于产聚合等方式进行，采用何种方法取决于产品的用途。因白乳胶作为涂料或粘合剂，品的用途。因白乳胶作为涂料或粘合剂，所以采用乳液聚合的方法所以采用乳液聚合的方法。三三 实验原理实验原理 在乳液聚合中，有两种粒子成核过程，在乳液聚合中，有两种粒子成核过程，即胶束成核和均相成核。乙酸乙烯

7、酯为水即胶束成核和均相成核。乙酸乙烯酯为水溶性较大单体，溶性较大单体，28下在水中溶解度为下在水中溶解度为2.5。因此它主要以均相成核形成乳胶粒。因此它主要以均相成核形成乳胶粒。均相成核即水相聚合生成的短链自由基在均相成核即水相聚合生成的短链自由基在水相中沉淀出来。沉淀粒子从水相和单体水相中沉淀出来。沉淀粒子从水相和单体滴液吸附乳化剂分子而稳定。接着又扩散滴液吸附乳化剂分子而稳定。接着又扩散入单体，形成乳胶粒的过程。入单体，形成乳胶粒的过程。三三 实验原理实验原理主要聚合反应式如下：主要聚合反应式如下：SOOOSOSOO2R+H2CCHOCOCH3RCH2CHOCOCH3+H2CCHOCOCH

8、3CH2CHOCOCH3CH2CHOCOCH32CH2CH2OCOCH3+HCCHOCOCH3RCH2CHCHCH2CCOCH3OH3COO或三三 实验原理实验原理 本实验采用过硫酸盐为引发剂，为使聚本实验采用过硫酸盐为引发剂，为使聚合反应平稳进行，单体和引发剂均需分批合反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入。聚合中常用的乳化剂是聚乙烯醇，加入。聚合中常用的乳化剂是聚乙烯醇，实际操作中把两种乳化剂合并使用，乳化实际操作中把两种乳化剂合并使用，乳化效果和稳定性比单独使用一种要好。本实效果和稳定性比单独使用一种要好。本实验选用聚乙烯醇和验选用聚乙烯醇和OP-10OP-10复合乳化剂。复合乳化剂。四

9、四 实验仪器及试剂实验仪器及试剂实验仪器：机械搅拌器，恒温水浴锅，控实验仪器：机械搅拌器，恒温水浴锅，控温温度计，温温度计，250ml三颈瓶，三颈瓶，50ml恒压滴液恒压滴液漏斗，回流冷凝管、量筒、烧瓶等漏斗，回流冷凝管、量筒、烧瓶等。实验试剂：实验试剂：醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、乳化醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、乳化剂剂OP-10OP-10、去离子水、过硫酸铵、碳酸氢、去离子水、过硫酸铵、碳酸氢钠、邻苯二甲酸二丁酯。钠、邻苯二甲酸二丁酯。四四 实验仪器及试剂实验仪器及试剂实验装置图实验装置图五五 实验步骤实验步骤1.安装好实验装置，检查电动搅拌器是否安装好实验装置，检查电动搅拌器是否正常工作。正常工作。

10、2.向三口烧瓶加入向三口烧瓶加入80mL80mL蒸馏水和蒸馏水和6g6g聚乙烯聚乙烯醇。搅拌并逐步升温到醇。搅拌并逐步升温到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，自然降温至温至6060左右。左右。五五 实验步骤实验步骤3.3.将将1g1g过硫酸铵溶于过硫酸铵溶于5mL5mL蒸馏水中，配成蒸馏水中，配成溶液。将溶液。将0.25g0.25g碳酸氢钠溶于碳酸氢钠溶于5mL5mL蒸馏水中，蒸馏水中，配成溶液，备用。配成溶液，备用。4.4.加入加入20mL20mL醋酸乙烯酯和醋酸乙烯酯和2.5mL2.5mL过硫酸铵过硫酸铵水溶液

11、，搅拌乳化水溶液，搅拌乳化1010分钟。然后再缓慢升分钟。然后再缓慢升温到温到80-8580-85。在体系转变成乳白色后，。在体系转变成乳白色后，再继续反应再继续反应3030分钟，并于分钟，并于8080开始滴加剩开始滴加剩余的余的30mL30mL醋酸乙烯酯（滴加速度不宜过醋酸乙烯酯（滴加速度不宜过快）。快）。五五 实验步骤实验步骤5 5.滴完后在滴完后在8080保温保温1515分钟，此后将剩余分钟，此后将剩余的过硫酸铵水溶液滴入反应体系，并再向的过硫酸铵水溶液滴入反应体系，并再向反应体系滴加反应体系滴加20mL20mL醋酸乙烯酯，全部单体醋酸乙烯酯，全部单体加入完毕后缓慢升温到加入完毕后缓慢升

12、温到85-9085-90，保温约，保温约60min60min至无单体回馏液滴为止。至无单体回馏液滴为止。6.6.冷却至冷却至5050，加入，加入5mL5mL碳酸氢钠水溶液，碳酸氢钠水溶液，调整体系的调整体系的pHpH值到值到5-65-6之间。之间。五五 实验步骤实验步骤7.7.最后，加入最后，加入10g10g邻苯二甲酸二丁酯。邻苯二甲酸二丁酯。搅拌并冷却搅拌并冷却3030分钟，即得到白色的乳分钟，即得到白色的乳液液-粘合剂白乳胶。粘合剂白乳胶。六六 注意事项注意事项1.聚乙烯醇必须完全溶解；聚乙烯醇必须完全溶解；2.滴加速度均匀；滴加速度均匀；3.升温不能快；升温不能快；4.醋酸乙烯酯必须蒸馏

13、；醋酸乙烯酯必须蒸馏；七七 聚乙酸乙烯酯的性能测定聚乙酸乙烯酯的性能测定性能：性能：外观、固含量、外观、固含量、PH值、粘度、聚合稳值、粘度、聚合稳定性、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测定聚乙酸乙烯酯的性能测定1.1.固含量测定：固含量测定：在培养皿（预先称重在培养皿（预先称重m0m0）中倒入）中倒入2 2克克左右的乳液并准确记录（左右的乳液并准确记录（m1m1），与），与105105烘箱内烘烤烘箱内烘烤2 2小时，称量并计算小时，称量并计算干燥后的重量（干燥后的重量（m2m2），测其固体百分），测其固体百分含量：含量：m0m1m0m2%wt固含量，七七 聚

14、乙酸乙烯酯的性能测定聚乙酸乙烯酯的性能测定2.2.pH 值测定值测定 用精密用精密pH 试纸测定。试纸测定。3.3.粘度的测定粘度的测定 使用乌氏粘度计测定聚乙酸乙烯酯乳使用乌氏粘度计测定聚乙酸乙烯酯乳 液的粘度，液的粘度，测试温度为测试温度为30 。七七 聚乙酸乙烯酯的性能测定聚乙酸乙烯酯的性能测定4.聚合稳定性聚合稳定性 A 用用100目的金属网过滤一定质量的乳液目的金属网过滤一定质量的乳液(作为作为实验试样实验试样)，滤渣用水仔细洗涤后，烘干至恒，滤渣用水仔细洗涤后，烘干至恒重，重，称其质量为称其质量为W1，试样中聚合用单体质，试样中聚合用单体质量为量为W0，则，则 聚合稳定性聚合稳定性

15、(%)=（W 1W 0）100%B 观察乳液聚合过程中是否出现大量肉眼可见观察乳液聚合过程中是否出现大量肉眼可见的粗粒子、乳化不完全、凝聚破乳等现象，的粗粒子、乳化不完全、凝聚破乳等现象，出现上述情况，视为聚合不稳定。出现上述情况，视为聚合不稳定。七七 聚乙酸乙烯酯的性能测定聚乙酸乙烯酯的性能测定5.耐水性的测定耐水性的测定 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,在常在常温下成膜，温下成膜，将玻璃板的将玻璃板的2/3部分浸人部分浸人水中，记录膜完全脱落的时间水中，记录膜完全脱落的时间,通过脱通过脱落时间来表征其耐水性，时间越长耐落时间来表征其耐水性，时间越长耐水性越好。水性

16、越好。七七 聚乙酸乙烯酯的性能测定聚乙酸乙烯酯的性能测定6.成膜时间的测定成膜时间的测定 将一定量的聚乙酸乙烯酯乳液倒在玻璃将一定量的聚乙酸乙烯酯乳液倒在玻璃片上，片上，使之流成均匀平滑的一层，自使之流成均匀平滑的一层，自然干燥后成膜然干燥后成膜,准确记录成膜的时间，准确记录成膜的时间，每个样品进行每个样品进行3 组平行试验，求其平均组平行试验，求其平均值，即为最终侧得的成膜时间。值，即为最终侧得的成膜时间。八八 思考与讨论思考与讨论1.1.聚乙烯醇在反应中的作用？聚乙烯醇在反应中的作用？2.2.过硫酸铵在反应中的作用？过硫酸铵在反应中的作用？3.3.为什么要用碳酸氢钠调整为什么要用碳酸氢钠调

17、整pHpH值为值为5-65-6？八八 思考与讨论思考与讨论1.合成聚乙酸乙烯酯反应中合成聚乙酸乙烯酯反应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，作为一种非离子乳化剂，与另其一，作为一种非离子乳化剂，与另一种乳液配合使用提高乳化效果和稳一种乳液配合使用提高乳化效果和稳定能力；定能力；其二，利用其水溶液呈碱性来调整反其二，利用其水溶液呈碱性来调整反应液的应液的PHPH不至于太低，因为以过硫酸不至于太低，因为以过硫酸盐做引发剂时，会使反应液的酸性不盐做引发剂时，会使反应液的酸性不断增加。断增加。八八 思考与讨论思考与讨论2.2.过硫酸铵在反应中的作用

18、？过硫酸铵在反应中的作用？答答:作为引发剂，作为引发剂，过硫酸铵在水相中受过硫酸铵在水相中受热分解成硫酸离子自由基而引发聚合热分解成硫酸离子自由基而引发聚合反应。反应。八八 思考与讨论思考与讨论3.3.为什么要用碳酸氢钠调整为什么要用碳酸氢钠调整pHpH值为值为5-65-6？答：用碳酸氢钠调节答：用碳酸氢钠调节pHpH值，因为过硫值，因为过硫酸铵在水相中受热分离出硫酸离子，酸铵在水相中受热分离出硫酸离子，硫酸离子自由基能夺取水中的氢，形硫酸离子自由基能夺取水中的氢，形成酸性硫酸离子和氢氧自由基，其酸成酸性硫酸离子和氢氧自由基，其酸性会使乳液的性会使乳液的pHpH下降，影响乳液的稳下降，影响乳液的稳定性，故需加入碳酸氢钠调节定性，故需加入碳酸氢钠调节pHpH值。值。