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乳化劑是實施乳液聚合的四大要素之一(單體、水、引發劑和乳化劑),起著至關重要的作用,它可以將單體分散成微小的單體珠滴,形成乳液,還可以形成膠束和增溶膠束,按膠束成核機理形成作為反應場所的乳膠粒。乳化劑可被吸附在單體珠滴和乳膠粒表面上,形成穩定的聚合物乳液,同時乳化劑還直接影響著乳液聚合反應速率、聚合物分子量、乳膠粒子大小和分布以及乳液粘度等性能。因此,正確選擇及合理使用乳化劑對于成功地進行乳液聚合和制成性能優良的聚合物乳液和乳液涂料是頗為重要的。
丙烯酸乳液的合成要通過一定的工藝來實現。根據聚合反應的工藝特點,乳液聚合工藝通常可分為間歇法、半連續法、連續法、種子乳液聚合等。
1、間歇法乳液聚合
間歇法丙烯酸乳液聚合對聚合釜間歇操作,即將乳液聚合的原材料在進行聚合時一次性全部加入反應釜,在規定聚合溫度、壓力下反應,經過一定時間,單體達到一定的轉化率,停止聚合,經脫除單體、降溫、過濾等后處理,得到丙烯酸乳液產品。反應釜出料后,經洗滌,繼而進行下一批次的聚合操作。
2、半連續法乳液聚合
半連續法乳液聚合先將去離子水、乳化劑及部分單體和引發劑加入反應釜,聚合一定時間后,按規定程序滴加剩余引發劑和單體,滴加可連續滴加,也可間歇滴加,反應到所需轉化率結束聚合。
3、連續法乳液聚合
連續法乳液聚合通常用釜式反應器或管式反應器,前者應用較廣,一般為多釜串聯。
4、預乳化聚合工藝
單體的預乳化在預乳化釜中進行,為使單體預乳化液保持穩定,預乳化釜應給予連續或間歇攪拌。無論半連續法乳液聚合或是連續法乳液聚合,都可以采用單體的預乳化工藝。
5、種子乳液聚合
首先合成或加入種子乳液,以此種子為基礎進一步聚合得到丙烯酸乳液產品。