聚合物乳液合成原理 性能及应用PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 乳液聚合的定义 1

1.2 乳液聚合技术发展简史和现状 3

1.3 乳液聚合的特点 5

1.4 本书各章内容简介 8

参考文献 9

第二章 乳液聚合原理 13

2.1 胶束的本质及其增溶作用 13

2.2 乳液聚合体系的物理模型 16

2.2.1 分散阶段 16

2.2.2 阶段Ⅰ(乳胶粒生成阶段) 18

2.2.3 阶段Ⅱ(乳胶粒长大阶段) 21

2.2.4 阶段Ⅲ(聚合完成阶段) 24

一、乳胶粒的生成 26

2.3.1 Smith-Ewart关于阶段Ⅰ的动力学理论 26

2.3 阶段Ⅰ动力学理论 26

二、反应速率 31

2.3.2 Gardon关于阶段Ⅰ的动力学理论 33

一、自由基的吸收速率和乳胶粒表面积的关系 34

二、成核微分方程的建立 37

三、乳胶粒体积增长速率 37

四、阶段Ⅰ持续时间及最终乳胶粒数的计算 39

五、阶段Ⅰ时间--转化率关系 40

六、讨论 41

2.3.3 球形粒子对自由基吸收机理 43

2.4 阶段Ⅱ动力学理论 48

2.4.1 Smith-Ewart关于阶段Ⅱ的动力学理论 48

2.4.2 关于Smith-Ewart递推公式的通解 54

2.4.3 Ugelstad曲线 57

一、聚合反应速率 61

2.4.4 Gardon关于阶段Ⅱ动力学理论 61

二、一个乳胶粒中的平均自由基数 62

2.5 阶段Ⅱ动力学理论 65

一、基本理论 65

二、本体聚合数据拟合法求K1 67

三、自由体积法求K1 69

2.6 乳胶粒尺寸分布 71

2.6.1 总体平衡模型 72

2.6.2 间歇乳液聚合总体平衡模型的求解 73

一、阶段Ⅱ 73

二、阶段Ⅰ 76

三、阶段Ⅲ 76

四、理论预计和试验数据的比较 78

2.7 在连续反应器中的乳液聚合 78

2.7.1 简介 78

一、乳胶粒的生成 79

2.7.2 在釜式连续反应器中进行的乳液聚合理论模型 79

二、乳胶粒生长速度 80

三、乳胶粒的年龄和尺寸分布 80

四、乳胶粒数及聚合反应速率 81

五、和间歇反应器比较 84

六、加料中阻聚剂的影响 85

2.7.3 釜式连续反应体系的非稳特性 86

2.8 乳液聚合综合数学模型 88

2.8.1 定性理论 89

一、聚合反应机理与动力学 89

二、成核 89

三、聚结机理 89

四、核壳乳胶粒结构 91

2.8.2 乳胶粒的总体平衡 92

一、自由基数的分布 92

二、总乳胶粒尺寸分布 96

三、活性链的链长分布 97

四、死聚物链长分布 100

2.8.3 乳胶粒中其他组分的平衡 102

一、均相乳胶粒 102

二、非均相乳胶粒 102

2.8.4 环境平衡 103

一、乳化剂的平衡 103

二、单体总量的平衡 105

三、单体珠滴的平衡 105

四、水相中的物料平衡 105

2.8.5 模型的应用 110

本章符号说明 110

参考文献 113

第三章 乳化剂 117

3.1概述 117

一、羧酸盐类 118

二、硫酸盐类 118

3.2.1 阴离子型乳化剂 118

3.2 乳化剂的分类 118

三、磺酸盐类 119

四、磷酸盐类 119

3.2.2 阳离子型乳化剂 119

一、季铵盐类 119

二、其他胺的盐类 120

3.2.3 非离子型乳化剂 120

一、酯类 120

二、醚类 121

三、胺类 121

四、酰胺类 121

3.2.4 两性乳化剂 122

3.2.5 高分子乳化剂 122

一、合成高分子乳化剂 122

一、阴离子型 123

二、天然高分子乳化剂 123

3.2.6 聚合型(反应型)乳化剂 123

二、阳离子型 124

三、非离子型 125

四、两性型 125

3.3 在乳液聚合中乳化剂的作用 125

3.3.1 降低表面张力 125

3.3.2 降低界面张力 126

3.3.3 乳化作用 126

3.3.4 分散作用 127

3.3.5 增溶作用 127

3.4.1 临界胶束浓度 128

二、测定方法 128

一、基本概念 128

3.3.7 发泡作用 128

3.3.6导致按胶束机理生成乳胶粒 128

3.4 乳化剂的基本特征参数 128

三、影响因素 130

3.4.2 胶束的形状、大小与荷电分率 136

3.4.3 增溶度 141

一、基本概念及测定方法 141

二、影响因素 142

一、基本概念 146

3.4.4 HLB值 146

二、求取方法 148

3.4.5 浊点 152

一、基本概念 152

二、测试方法 153

三、影响因素 154

3.4.6 三相点 155

一、基本概念 155

三、影响因素 156

二、测定方法 156

3.4.7 转相点 158

一、基本概念 158

二、测定方法 159

三、影响因素 159

3.4.8 一个乳化剂分子在乳胶粒上的覆盖面积 161

一、基本概念及影响因素 161

二、测定方法 163

3.5 乳化剂的选择 164

3.5.1 以HLB值为依据选择乳化剂 164

3.5.2 以其他特征参数为依据选择乳化剂 167

一、三相点法 167

二、浊度法 167

三、转相点法 167

六、增溶度法 168

3.5.3 经验法选择乳化剂 168

五、CMC法 168

四、覆盖面积法 168

一、参考前人的工作 169

二、优先选用离子型乳化剂 170

三、选择与单体分子化学结构相似的乳化剂 170

四、离子型与非离子型乳化剂复合使用 170

五、所选用的乳化剂不应干扰聚合反应 171

六、根据乳液聚合工艺选择乳化剂 171

七、考虑到聚合物乳液以后的应用选择乳化剂 172

八、应选择便宜易得的乳化剂 172

3.6 乳化剂对乳液聚合反应的影响 172

3.6.1 乳化剂对聚合速率及聚合度的影响 172

3.6.2 乳化剂对乳胶粒数目及直径的影响 174

3.6.3 乳化剂对聚合物乳液稳定性的影响 175

3.7.1 烃链长度的影响 176

3.7 脂肪酸盐乳化剂 176

3.6.4 保护胶体 176

3.7.2 反号离子的影响 178

3.7.3 烃链上双键的影响 179

3.8 松香酸皂乳化剂 181

3.9 硫酸盐及磺酸盐 184

3.10 阳离子型乳化剂 187

3.11 非离子型乳化剂 188

参考文献 193

第四章 引发剂 197

4.1 概述 197

4.2 热分解引发剂 198

4.2.1 过硫酸盐在水介质中分解的动力学和机理 199

一、过硫酸盐在水溶液中热分解机理 199

二、过硫酸盐浓度对其热分解速率的影响 201

三、氢离子浓度对过硫酸盐分解速率的影响 202

四、温度对过硫酸盐分解速率的影响 204

五、离子强度对过硫酸盐分解速率的影响 206

4.2.2 在乳液聚合体系中的其他物质对过硫酸盐分解的影响 207

一、单体 207

二、乳化剂 208

三、乳胶粒 209

四、其他物质 210

4.2.3 过硫酸根离子引发机理 211

一、导致引发的初始自由基 211

二、引发效率 213

三、自由基进入胶束和乳胶粒的机理 214

4.2.4 过硫酸盐浓度对聚合速率的影响 215

4.2.5 其他热分解引发剂 218

4.3 氧化还原引发剂 221

4.3.1 过硫酸盐-硫醇氧化还原引发体系 223

4.3.2 过硫酸盐-亚硫酸氢盐氧化还原引发体系 225

4.3.3 氯酸盐-亚硫酸氢盐氧化还原引发体系 227

4.3.4 过氧化氢-亚铁盐氧化还原引发体系 228

4.3.5 有机过氧化氢-亚铁盐氧经还原引发体系 229

一、简介 229

二、氧化剂 231

三、还原剂 237

四、助还原剂 237

五、难溶亚铁盐 239

六、铁离子络合剂 239

4.3.6 有机过氧化氢-聚胺引发体系 240

4.3.7 其他氧化还原引发体系 242

参考文献 243

第五章 单体 246

5.1 概述 246

5.2.1 苯乙烯 260

5.2 乙烯基单体 260

5.2.2 乙烯 265

5.2.3 醋酸乙烯酯 268

5.2.4 氯乙烯 277

5.2.5 偏二氯乙烯 283

5.2.6 其他乙烯基单体 287

5.3 共轭二烯烃单体 287

5.3.1 丁二烯 287

5.3.2 异戊二烯 300

5.3.3 2，3-二甲基丁二烯与1，3-戊二烯 301

5.3.4 氯丁二烯 301

5.4 丙烯酸及甲基丙烯酸系单体 304

5.4.1 丙烯酸甲酯 306

5.4.2 甲基丙烯酸甲酯 306

5.4.3 丙烯酰胺 307

5.4.5 丙烯醛 310

参考文献 310

5.4.4 丙烯腈 310

第六章 调节剂 316

6.1 调节剂的种类 317

6.2 衡量调节剂效率的技术指标 319

6.3 影响调节剂消耗速率的因素 321

一、调节剂的分子量及分子结构的影响 321

二、反应条件的影响 324

6.4 调节剂对聚合物分子量及分子量分布的影响 329

参考文献 332

第七章 乳液聚合体系中的其他组分 334

7.1 电解质 334

7.1.1 电解质对聚合反应速率的影响 334

7.1.2 电解质对乳液稳定性的影响 337

7.1.3 电解质对乳液流动性的影响 338

7.2 分散介质 340

7.3 螯合剂 344

7.4 终止剂 346

参考文献 351

第八章 聚合物乳液的工业合成 353

8.1 乳液聚合生产工艺评价 353

8.1.1 间歇乳液聚合 353

8.1.2 半连续乳液聚合 355

8.1.3 连续乳液聚合 357

8.1.4 预乳化工艺 358

8.1.5 种子乳液聚合 360

8.2 乳液聚合生产过程及产品质量的影响因素 361

8.2.1 乳化剂的影响 361

8.2.2 引发剂的影响 362

8.2.3 搅拌强度的影响 362

8.2.4 反应温度的影响 363

8.2.5 相比的影响 364

8.2.6 电解质的影响 364

8.3.1 凝胶现象及其危害 365

8.3 在聚合物乳液生产过程中凝胶的生成及防止措施 365

8.3.2 凝胶的成因及其防止措施 366

8.4 乳液聚合生产工艺及设备实例 369

8.4.1 丁苯胶乳的生产 369

一、生产配方和原料规格及作用 369

三、主体设备 371

三、主要质量控制指标 372

四、低温丁苯胶乳生产工艺 373

8.4.2 聚醋酸乙烯酯乳液生产 375

一、配方 375

二、生产工艺 376

8.4.3 聚氯乙烯糊树脂生产 377

一、 配方 378

二、 生产工艺 379

8.4.4 聚丙烯酸酯及其共聚物乳液生产 381

一、概述 381

二、生产配方及生产工艺 383

三、通用工艺流程 386

8.4.5 氯丁胶乳生产 388

一、生产配方 388

二、生产工艺 388

8.4.6 丁腈胶乳生产 390

一、生产配方 390

二、生产工艺 391

8.4.7 氯偏乳液生产 391

一、配方 391

二、生产工艺 392

8.4.8 ABS乳液接枝共聚物 393

参考文献 394

第九章 乳液聚合技术进展 396

9.1 概述 396

9.2 非水介质中的乳液聚合 396

9.2.1 反相乳液聚合 397

9.2.2 非水介质中的正相乳液聚合 401

9.2.3 分散聚合 402

一、简介 402

二、分散聚合配方中各组分的作用与选择 403

三、成核与稳定机理 405

四、聚合动力学 407

9.3 无皂乳液聚合 408

9.3.1 简介 408

9.3.2 无皂乳液聚合理论 409

一、无皂乳液聚合的成核及稳定机理 409

二、无皂乳液聚合动力学 414

9.4 核壳乳液聚合 415

9.4.1 简介 415

9.4.2 核壳乳胶粒结构形态及影响因素 416

一、加料方式的影响 416

二、单体亲水性的影响 417

三、引发剂的影响 418

9.4.3 核壳乳胶粒生成机理 419

9.4.4 核壳乳液聚合物的性能及其应用 419

9.5 乳液互穿聚合物网络 420

9.5.1 简介 420

9.5.2 LIPN的性能 422

一、聚合物的相容性 422

二、玻璃化转变温度 423

三、其他性能 423

9.5.3 LIPN的应用 423

9.5.4 LIPN与乳液半-IPN和IEN 425

9.5.5 典型的LIPN合成举例 425

9.6 微乳液聚合及聚合物微乳液 426

9.6.1 微乳液概念 426

9.6.2 研究聚合物微乳液的意义 428

一、成核机理 429

9.6.3 O/W型微乳液聚合 429

二、聚合反应动力学 431

9.6.4 W/O型微乳液聚合 433

一、聚合反应机理 433

二、微乳液乳胶粒结构形态 433

9.7 单分散大料径聚合物微球的合成与应用 434

9.7.1 简介 434

9.7.2 合成方法 435

一、常规溶胀法 436

二、逐步溶胀法 436

三、二步溶胀法 436

四、动力学溶胀法 437

9.7.3 单分散大粒径聚合物微球的应用 437

9.8 乳液定向聚合 438

9.8.1 简介 438

9.8.2 反应机理 439

9.8.3 聚合动力学 440

9.9 辐射乳液聚合 446

9.9.1 简介 446

9.9.2 辐射乳液聚合的特点 447

9.9.3 辐射乳液聚合的实施方法 450

9.10 反应性聚合物微凝胶 452

9.10.1 简介 452

9.10.2 反应性微凝胶的合成 453

一、乳液聚合法 454

二、分散聚合法 455

三、溶液聚合法 456

四、沉淀聚合法 456

9.10.3 反应性微凝胶的性能 456

一、反应性微凝胶分散液的加工性能 456

9.10.4 反应性聚合物微凝胶的应用 459

二、反应性微凝胶的膜性能 459

参考文献 461

第十章 聚合物乳液的稳定性 468

10.1 乳胶粒的本质 468

10.2 憎液溶胶的稳定理论 471

10.3 影响聚合物乳液稳定性的因素 474

一、电解质的影响 474

二、表面活性剂及保护胶体的影响 477

三、机械作用的影响 481

四、冻结及熔化的影响 483

五、长期放置的影响 484

参考文献 484

三、电导法 485

二、相稀释法 485

一、染料溶解法 485

11.1.1 O/W型及W/O型乳液的确定 485

11.1 乳液类型的确定 485

第十一章 聚合物乳液性质及有关参数的测定 485

四、荧光法 486

11.1.2 乳胶粒电性的测定 486

11.2 聚合物乳液固体含量及单体含量的测定 486

11.2.1 固体含量的测定 486

二、化学法 487

一、物理学 487

11.2.2 残余单体含量的测定 487

11.3 乳液性质的测定 489

11.3.1 乳液表面张力的测定 489

一、？形丝法 489

二、珠滴重量法 490

11.3.2 乳液粘度测定 491

三、高温稳定性 492

二、冻融稳定性 492

一、机械稳定怀 492

11.3.3 乳液稳定性的测定 492

四、pH稳定性 493

五、稀释稳定性 493

11.3.4 乳液相对密度的测定 493

11.3.5 最低成膜温度的测定 493

11.4 乳胶粒尺寸及尺寸分布的测定 494

11.4.1 光散射法 494

11.4.2 消光法 496

11.4.3 肥皂滴定法 497

11.4.4 离心法 504

11.4.5 电子显微镜法 506

11.4.6 水动力色谱法 507

11.5 单体珠滴尺寸及尺寸分布测定 510

11.5.1 显微镜照相法 510

11.5.2 计数法 511

参考文献 513

第十二章 合成聚合物乳液的应用 515

12.1 概述 515

12.2 聚合物乳液粘合剂 516

12.2.1 对粘合剂的基本要求 516

12.2.2 构成聚合物乳液粘合剂的组分 516

一、聚合物乳液 517

二、增稠剂 518

三、增粘剂 519

四、增塑剂 519

五、固化剂及硫化剂 519

六、填料 520

七、其他组分 520

12.2.3 各种聚合物乳液粘合剂简介 520

一、聚醋酸乙烯酯及其共聚物乳液粘合剂 520

二、丙烯酸系聚合物乳液粘合剂 521

三、橡胶型乳液粘合剂 522

12.2.4 特种聚合物乳液粘合剂 525

一、压敏粘合剂 525

二、热封接粘合剂 526

三、迟效粘合剂 526

四、再湿性粘合剂 528

12.3 聚合物乳液涂料 528

12.3.1 简介 528

12.3.2 构成聚合物乳液涂料的组分 531

一、聚合物乳液 531

二、体质颜料 532

三、着色颜料 532

四、分散剂 532

五、润湿剂 532

六、增稠剂 532

八、助成膜剂 533

七、增塑剂 533

九、防霉剂 534

十、消泡剂 534

十一、防冻剂 535

十二、防锈剂 535

12.3.3 各种聚合物乳液涂料简介 535

一、聚醋酸乙烯酯均聚物乳液涂料 535

二、EVA乳液涂料 535

三、丙烯酸酯系聚合物乳液涂料 536

四、醋酸乙烯酯和丙烯酸酯共聚物乳液涂料 536

五、苯乙烯和丙烯酸酯共聚物乳液涂料 536

六、丁苯乳液涂料 537

七、醋酸乙烯酯和顺丁烯二酸二丁酯共聚物乳液涂料 537

八、聚偏二氯乙烯乳液涂料 537

十一、有机-无机复合乳液涂料 538

十、聚合物-沥青乳液涂料 538

九、聚硫-偏丙乳液涂料 538

十二、聚氨酯乳液涂料 539

12.4 聚合物乳液在土木建筑中的应用 539

12.4.1 乳液建筑涂料 539

一、内墙涂料 539

二、外墙涂料 542

三、地面乳液涂料 544

四、木材用乳液涂料 545

五、乳液底漆 546

六、特种乳液建筑涂料 548

12.4.2 乳液建筑材料 550

一、聚合物水泥砂浆 550

二、乳液改性沥青 552

三、水乳型建筑密封材料 553

四、乳液型土木建筑粘合剂 554

12.5 聚合物乳液在纺织工业及织物加工中的应用 555

12.5.1 纱线上浆剂 556

12.5.2 织物涂层剂 557

12.5.3 涂料染色及涂料印花粘合剂 559

12.5.4 静电植绒粘合剂 562

12.5.5 织物贴合粘合剂 563

12.5.6 无纺布粘合剂 564

12.5.7 地毯背衬 565

12.5.8 织物整理剂 566

一、抗静电整理剂 566

二、阻燃整理剂 567

三、防水、拒水、拒油整理剂 568

四、防霉整理剂 568

五、其他聚合物乳液织物整理剂 569

12.6.1 纸浆添加剂 570

12.6 聚合物乳液在造纸工业及纸品加工中的应用 570

12.6.2 纸张浸渍剂 573

12.6.3 纸张涂层剂 576

一、高颜填料用量纸张涂层剂 576

二、低颜填料用量纸张涂层剂 578

三、壁纸涂层剂 578

12.6.4 纸品粘合剂 579

一、卷烟胶 579

二、无线装订粘合剂 580

三、纸管粘合剂 580

四、纸塑复合粘合剂 581

五、纸与金属箔粘合剂 581

12.7 聚合物乳液在皮革工业中的应用 582

12.7.1 简介 582

12.7.2 皮革涂饰剂的作用 582

一、成膜剂 583

12.7.3 水乳型皮革涂饰剂的组成 583

二、颜料膏 584

三、其他添加剂 585

12.7.4 聚丙烯酸酯乳液皮革涂饰剂 585

12.7.5 聚氨酯乳液皮革涂饰剂 588

12.7.6 皮革涂饰剂配方举例 590

12.7.7 聚合物乳液皮革填充剂 590

12.8 聚合物乳液的其他应用 592

12.8.1 地板上光剂 592

12.8.2 轮胎帘子线胶乳浸渍液 593

12.8.3 土壤固结剂 593

12.8.4 水性油墨 594

12.8.5 聚合物乳液诊断试剂 594

12.8.6 毛鬃垫粘合剂 595

12.8.7 油田堵水调剖剂 595

参考文献 596