《高分子化学实验》课程实验指导（讲义）实验三 醋酸乙烯酯的乳液聚合及固含量测定

实验3醋酸乙烯酯的乳液聚合及固含量测定 一、实验目的 1.了解乳液聚合的特点、体系组成及各组分的作用： 2.掌握醋酸乙烯酯的乳液聚合的基本实验操作方法： 二、实验原理 乳液聚合是指将不溶或微溶于水的单体在强烈的机械搅拌及乳化剂的作用 下与水形成乳状液，在水溶性引发剂的引发下进行的聚合反应。聚合反应发生在 增溶胶束内形成M/P(单体/聚合物)乳胶粒，每一个M/P乳胶粒仅含一个自由 基，因而聚合反应速率主要取决于M/P乳胶粒的数目，亦即取决于乳化剂的浓 度。乳液聚合能在高聚合速率下获得高分子量的聚合产物，且聚合反应温度通常 都较低，特别是使用氧化还原引发体系时，聚合反应可在室温下进行。乳液聚合 即使在聚合反应后期体系粘度通常仍很低，可用于合成粘性大的聚合物，如橡胶 等。醋酸乙烯酯胶乳广泛应用于建筑纺织涂料等领域，主要作为胶粘剂、涂料使 用，既要具有较好的粘接性，而且要求粘度低，固含量高，乳液稳定。醋酸乙烯 酯可进行本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合，作为涂料或胶粘剂多采用 乳液聚合。醋酸乙烯酯的乳液聚合是以聚乙烯醇和0-10为乳化剂，过硫酸钾 为引发剂，进行自由基聚合，经过链的引发、增长、终止等基元反应，生成聚醋 酸乙烯酯乳胶粒，最终得到外观是乳白色的乳液。主要的聚合反应式如下： S0%2→S04 R+CH=CH+RCH,CH+CH,=CH→→nCH,CH OCOCH:OCOCH,OCOCH: OCOCH, 三、仪器与试剂 1.仪器：恒温水浴、电动搅拌器、温度计、冷凝管、三口烧瓶(250mL)、滴液 漏斗、量简、烧杯

实验 3 醋酸乙烯酯的乳液聚合及固含量测定 一、实验目的 1．了解乳液聚合的特点、体系组成及各组分的作用； 2．掌握醋酸乙烯酯的乳液聚合的基本实验操作方法； 二、实验原理 乳液聚合是指将不溶或微溶于水的单体在强烈的机械搅拌及乳化剂的作用 下与水形成乳状液，在水溶性引发剂的引发下进行的聚合反应。聚合反应发生在 增溶胶束内形成 M/P（单体/聚合物）乳胶粒，每一个 M/P 乳胶粒仅含一个自由 基，因而聚合反应速率主要取决于 M/P 乳胶粒的数目，亦即取决于乳化剂的浓 度。乳液聚合能在高聚合速率下获得高分子量的聚合产物，且聚合反应温度通常 都较低，特别是使用氧化还原引发体系时，聚合反应可在室温下进行。乳液聚合 即使在聚合反应后期体系粘度通常仍很低，可用于合成粘性大的聚合物，如橡胶 等。醋酸乙烯酯胶乳广泛应用于建筑纺织涂料等领域，主要作为胶粘剂、涂料使 用，既要具有较好的粘接性，而且要求粘度低，固含量高，乳液稳定。醋酸乙烯 酯可进行本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合，作为涂料或胶粘剂多采用 乳液聚合。醋酸乙烯酯的乳液聚合是以聚乙烯醇和 OP-10 为乳化剂，过硫酸钾 为引发剂，进行自由基聚合，经过链的引发、增长、终止等基元反应，生成聚醋 酸乙烯酯乳胶粒，最终得到外观是乳白色的乳液。主要的聚合反应式如下： 三、仪器与试剂 1.仪器：恒温水浴、电动搅拌器、温度计、冷凝管、三口烧瓶（250mL）、滴液 漏斗、量筒、烧杯

2.试剂：醋酸乙烯酯、聚乙烯醇(1799)、OP10(烷基酚聚氧乙烯醚)、过硫酸 钾(KPS)、碳酸氢钠溶液(10%) 四、实验步骤 1.在多功能自动控温水浴锅上装一只250l三口烧瓶，装好搅拌器、回流 冷凝管、滴液漏斗。首先加入2.00g聚乙烯醇（乳化剂，保护胶体）和70蒸 馏水，开动搅拌，加热水浴，使温度升至90℃，将聚乙烯醇完全溶解。 2.降温至68~70℃，依次加入1g0P-10(乳化剂，大约20滴)，5ml醋酸 乙烯酯搅拌20分钟，然后加入2.5l过疏酸钾溶液（先配制好，6gKPS/200ml 水)。 3.反应30分钟后，用滴液漏斗加入10m1醋酸乙烯酯（控制滴加速度在 0.5ml/min左右，两秒1滴)，20分钟左右加完后，再加入2.5ml过硫酸钾溶液 于三口烧瓶中，再称取5ml醋酸乙烯酯置于滴液漏斗中进行滴加（滴加速度控制 在0.5ml/min左右，两秒1滴)，滴加时注意控制反应温度不变。 4.单体滴加完后，保持温度继续反应到无回流时，逐步将反应温度升到 90~95℃，继续反应至无回流时撤去水浴。在反应过程中，要随时测定体系的 pH值，保证pH值在4~6。如果体系的pH值降低了，可以加入10%的碳酸氢钠 溶液进行调节(20g/200ml水，先配好)。 5.将反应混合物冷却至约50℃，加入10%的NaHC0,水溶液调节体系的pH 值为7~8，经充分搅拌后，冷却至室温，出料，观察乳液外观。 6.固含量的测定 先将干燥洁净的蒸发皿在烘箱内烘30分钟，取出放入干燥器中，冷却至 室温后，称重，记为m,取一部分试样，使试样均匀流布于已称重的蒸发皿的底 部，称重记作m1,然后放于120℃的烘箱内烘一段时间后，取出冷却至室温，称 重记为m2,按下列公式计算：

2.试剂：醋酸乙烯酯、聚乙烯醇（1799）、OP-10（烷基酚聚氧乙烯醚）、过硫酸 钾（KPS）、碳酸氢钠溶液（10%） 四、实验步骤 1．在多功能自动控温水浴锅上装一只 250ml 三口烧瓶，装好搅拌器、回流 冷凝管、滴液漏斗。首先加入 2.00g 聚乙烯醇(乳化剂，保护胶体)和 70 mL 蒸 馏水，开动搅拌，加热水浴，使温度升至 90℃，将聚乙烯醇完全溶解。 2．降温至 68～70℃，依次加入 1g OP-10(乳化剂，大约 20 滴)，5ml 醋酸 乙烯酯搅拌 20 分钟，然后加入 2.5ml 过硫酸钾溶液（先配制好，6g KPS/200ml 水)。 3．反应 30 分钟后，用滴液漏斗加入 10ml 醋酸乙烯酯（控制滴加速度在 0.5ml/min 左右,两秒 1 滴），20 分钟左右加完后，再加入 2.5ml 过硫酸钾溶液 于三口烧瓶中，再称取 5ml 醋酸乙烯酯置于滴液漏斗中进行滴加（滴加速度控制 在 0.5ml/min 左右,两秒 1 滴），滴加时注意控制反应温度不变。 4．单体滴加完后，保持温度继续反应到无回流时，逐步将反应温度升到 90～95℃，继续反应至无回流时撤去水浴。在反应过程中，要随时测定体系的 pH 值，保证 pH 值在 4～6。如果体系的 pH 值降低了，可以加入 10%的碳酸氢钠 溶液进行调节(20g/200ml 水，先配好)。 5．将反应混合物冷却至约 50℃，加入 10%的 NaHCO3 水溶液调节体系的 pH 值为 7～8，经充分搅拌后，冷却至室温，出料，观察乳液外观。 6．固含量的测定 先将干燥洁净的蒸发皿在烘箱内烘 30 分钟，取出放入干燥器中，冷却至 室温后，称重，记为 m0，取一部分试样，使试样均匀流布于已称重的蒸发皿的底 部，称重记作 m1，然后放于 120℃的烘箱内烘一段时间后，取出冷却至室温，称 重记为 m2，按下列公式计算：

X%(m2-m）/(mm） 式中：X一固体含量 me一烘后蒸发皿和试样的总质量/g: mg一蒸发皿的净质量/g: m:一烘前试样和表面皿的总质量/g。 五、数据处理 1.计算产率 2.计算乳液的固含量 六、注意事项 1、制备聚乙烯醇溶液时，发现有块状物出现，一定要设法取出。 2、按要求严格控制单体滴加速度，如果开始阶段滴加快，乳液中出现块状 物，使实验失败。 3、严格控制反应各阶段的温度。 4、反应结束后，料液自然冷却，测固含量时，最好出料后马上称样，以防 止静止后乳液沉淀 七、思考题 1.乳化剂主要有哪些类型？乳化剂浓度对聚合反应速率的影响？ 2为什么要严格控制单体滴加速度和聚合反应温度？

X%=(m2-m0)/(m1-m0) 式中： X—固体含量； m2—烘后蒸发皿和试样的总质量/g； m0—蒸发皿的净质量/g； m1 —烘前试样和表面皿的总质量/g。 五、数据处理 1．计算产率 2．计算乳液的固含量 六、注意事项 1、制备聚乙烯醇溶液时，发现有块状物出现，一定要设法取出。 2、按要求严格控制单体滴加速度，如果开始阶段滴加快，乳液中出现块状 物，使实验失败。 3、严格控制反应各阶段的温度。 4、反应结束后，料液自然冷却，测固含量时，最好出料后马上称样，以防 止静止后乳液沉淀。 七、思考题 1.乳化剂主要有哪些类型？乳化剂浓度对聚合反应速率的影响？ 2.为什么要严格控制单体滴加速度和聚合反应温度？