乳液聚合是在水或其它液體作介質(zhì)的乳液中，按膠束機(jī)理或低聚物機(jī)理生成彼此孤立的乳膠粒，并在其中進(jìn)行自由基加成聚合或離子加成聚合來(lái)制造高聚物的一種聚合方法。在自由基聚合的四種實(shí)施方法中，乳液聚合相對(duì)於本體聚合、溶液聚合及懸浮聚合而言，有著特殊的優(yōu)點(diǎn)：以水為分散介質(zhì)，乳液環(huán)保無(wú)毒，不可燃；聚合過(guò)程散熱好，反應(yīng)速率高，聚合物分子量大。
世界乳液聚合技術(shù)發(fā)展至今已有80多年的歷史，現(xiàn)在已成為高分子科學(xué)領(lǐng)域的重要技術(shù)，制造高聚物的重要方法之一。聚合物乳液廣泛應(yīng)用於乳膠漆、合成橡膠、粘合劑、添加劑、織物、紙張、皮革、醫(yī)用高分子材料等眾多領(lǐng)域。近年來(lái)，我國(guó)聚合物乳液的生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，其中以聚合物乳液為基料的乳膠漆生產(chǎn)發(fā)展尤為迅速。
乳液聚合生產(chǎn)工藝主要包括間歇式乳液聚合、半連續(xù)乳液聚合和連續(xù)乳液聚合。在進(jìn)行連續(xù)或半連續(xù)乳液聚合時(shí)，大多采用單體的預(yù)乳化工藝。這是因?yàn)樵谌橐壕酆象w系，尤其是多元乳液共聚體系中，采用單純的熱引發(fā)和單體滴加法，乳液顆粒的形成和聚合深度不同步，對(duì)於乳液的粒度分布，殘余單體的消除和體系的穩(wěn)定性往往較難控制。本文著重對(duì)聚合物乳液制造過(guò)程中的預(yù)乳化工藝具體實(shí)施方法以及影響預(yù)乳化液穩(wěn)定性的因素做進(jìn)一步闡述。
一、實(shí)驗(yàn)方法
1.原料與設(shè)備
去離子水，各種乳化劑，各種單體，預(yù)乳化容器，乳化劑分散容器，乳化機(jī)，分散機(jī)。
2.操作步驟
首先在分散容器中加入去離子水，邊攪拌邊加入適當(dāng)比例的各種乳化劑，待分散均勻后過(guò)濾，得到的乳化劑溶液加入到預(yù)乳化容器中。開動(dòng)乳化機(jī)，攪拌下分批依次將各種單體加入到乳化劑溶液中進(jìn)行乳化，大約乳化30分鐘。
3.性能檢測(cè)
預(yù)乳化液的穩(wěn)定性要好，在聚合過(guò)程中不能分層，而且泡沫不能過(guò)多。可用玻璃棒蘸取少量預(yù)乳化液，觀察玻璃棒表面的預(yù)乳化液分布是否均勻，有無(wú)單體珠滴凝聚，有無(wú)氣泡。預(yù)乳化液的粘度應(yīng)該適中，單體的預(yù)乳化程度應(yīng)適宜。可取樣測(cè)粘度，以反應(yīng)過(guò)程內(nèi)不發(fā)生分層的乳液粘度值作為指標(biāo)。
二、乳化液穩(wěn)定性討論
乳化液的穩(wěn)定性與制備過(guò)程中的原料特性、操作特性及機(jī)械特性有關(guān)。原料特性包括原料的種類、原料的軟水性、原料的加料次序。操作特性包括添加和混合原料的方法、乳化溫度、乳化時(shí)間。機(jī)械特性包括乳化裝置的種類、裝置的攪拌速度、攪拌旋轉(zhuǎn)葉片的形狀與直徑等。
1. 原料特性
1．1 合適的乳化劑溶液配比是形成穩(wěn)定預(yù)乳化液的前提。
1．2 單體應(yīng)該是逐漸或分批加入正在攪拌的乳化劑溶液中的，如一次性加入則會(huì)造成局部單體液滴濃度過(guò)大，不能形成穩(wěn)定體系。
1．3 各種單體的加入次序一般是不可逆的，其原則是按軟水性的強(qiáng)弱次序加入。
2. 操作特性
2．1 預(yù)乳化過(guò)程中體系溫度一般在10℃以上，溫度過(guò)低時(shí)雖形成的預(yù)乳化液相對(duì)更加穩(wěn)定，但所需乳化時(shí)間較長(zhǎng)。
2．2 單體添加結(jié)束后，應(yīng)再乳化一段時(shí)間（一般為30分鐘）后使用。而工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，為節(jié)省能源，應(yīng)根據(jù)預(yù)乳化液的穩(wěn)定性適當(dāng)調(diào)整乳化時(shí)間，一旦達(dá)到要求即刻停止攪拌。
3．機(jī)械特性
3．1 預(yù)乳化操作一般用專用的實(shí)驗(yàn)室小型乳化機(jī)進(jìn)行攪拌，它的攪拌旋轉(zhuǎn)葉片形狀與直徑是符合預(yù)乳化要求的。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)條件不允許時(shí)也可用普通攪拌分散機(jī)代替，但使用者需要有較強(qiáng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
3．2 預(yù)乳化時(shí)的攪拌在剛開始時(shí)應(yīng)該緩慢提速，因?yàn)榻缑鎻埩μ荻葘?duì)預(yù)乳化液的形成很重要，也是乳化劑的重要作用之一，如果乳化劑形成的膜以較低速度被拉伸，則液滴形成比較容易；而預(yù)乳化的攪拌速度也不宜過(guò)高，因?yàn)閱误w分散過(guò)細(xì)，其表面自由能高，造成體系不穩(wěn)定，且容易產(chǎn)生泡沫，影響聚合反應(yīng)。
4.貯存
預(yù)乳化液制成后一般馬上投入聚合反應(yīng)，不宜貯存。但在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一些情況下可以貯存一至兩天，兩天后分層現(xiàn)象會(huì)比較嚴(yán)重，貯存中應(yīng)保持較低溫度，因?yàn)闇囟鹊蜁r(shí)，液滴表面自由能低，易保持體系穩(wěn)定。