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有机氟合成方式之乳液聚合的原理解析

2024-08-22科学

1、什么叫乳液聚合

乳液聚合 就是反应单体在水介质中,在乳化剂作用下,按照胶束机理被均匀分散成孤立乳胶粒,并通过自由基加成聚合形成高聚物的一种 反应方式

此体系由 水、单体、乳化剂和引发剂 等所共同组成,乳液聚合以水为反应体系因而反应稳定易于控制,反应速率较高,且成本低廉便于工业化大生产,此外乳液状产物利于在工业化大生产中对纺织品、皮革等材料进行整理。

由于整个反应始终在水环境下进行,体系中生成的反应热容易被水所吸收,并且体系本身粘度较小,这就有效避免了因局部温度过高所引起的爆聚,而与之相比其他聚合方式则较容易产生爆聚现象。体系中乳胶粒相互分散,利于提高反应的聚合速率和转化率。

2、乳液聚合的步骤和原理

乳液聚合 可基本分为三个部分,分别为成核阶段或者称为增速阶段(IntervalI)、胶粒数恒定阶段或恒速阶段(Interval II)和降速阶段(Interval III)。

成核阶段: 此时体系中生成胶束较多,分解的引发剂生成自由基大量进入胶增溶束内部引发反应,随着单体的不断消耗,单体珠滴中的单体逐渐扩散进乳胶粒,乳胶粒不断增大,又因乳胶粒的增大胶束中的乳化剂被乳胶粒吸附使胶束量不断减少,最终消耗殆尽。

增速阶段 :乳胶粒逐渐长大,而进入其内部分解后的自由基促使反应不断进行,且随着溶于水的乳化剂被乳胶粒逐渐吸收,乳化剂在水中的浓度逐渐低于临界胶束浓度,胶粒中单体的不断消耗致使单体珠滴不断对其进行补充,促进反应速率逐渐升高。

降速阶段: 在此阶段中,随着反应的进行乳胶粒内引发剂自由基碰撞几率上升,聚合物浓度不断增大,体系粘度逐渐升高,单体经不断消耗所剩无几,反应逐渐走向尾声。

也有研究者将其分为四个阶段是把成核阶段前的部分认为是分散阶段,在此阶段部分单体在乳化剂作用下形成单体珠滴,而其余大部份则扩散进胶束中形成增溶胶束。