聚丙烯酰胺(PAM)制備方法——反相乳液聚合(二)
聚丙烯酰胺(PAM)制備方法——反相乳液聚合(二)
[db:作者] / 2022-12-27 00:00③乳化劑 的種類和用量乳化體系的選擇直接影響反相乳液的穩定性,是成功進行聚合反應的必要條件。另外它也影響與乳液性質有關的乳膠粒濃度和尺寸。乳化劑參與反應時,由于油水界面需保持中性,而作為連續相的油相介電常數又較低,所以反相乳液中,非離子型的單一乳化體系就不能維持乳液的穩定性,需配合使用高HLB值和低HLB值的乳化劑,或者使用三原嵌段復合乳化體系。通常在乳液聚合中尚無普遍使用的理論來指導乳化劑體系的選擇工作,以往多用HLB值為參考,通過實驗進行篩選。采用Span系列與Tween系列或OP系列復配,它們屬于非離子型,與有機介質很匹配,特別是Span系列還有利于制備超高分子量的聚合物。由表3-5可知,用Span60作乳化劑制得的乳液穩定性和溶解性都比用Span40和Span80的好,而用Tween80和OP作乳化劑制得的乳液穩定性和溶解性都沒有用Span60的好。當兩種表面活性劑混合使用的時候,單體轉化率比使用單一乳化劑的要高,而且乳液穩定性和溶解性會也會好一些。
表3-5 乳化劑種類
乳化劑屬于表面活性劑,是可以形成膠束的一類物質,在乳液聚合中起著重要作用,同時也廣泛地應用于其他技術領域和人們的日常生活中。乳化劑在體系乳液聚合的特征方面起著決定性的作用。其主要作用,聚合前可分散增溶單體,形成較穩定的單體乳化液;提供引發聚合的場所一單體溶脹膠束;聚合后吸附于乳膠粒子表面,穩定乳膠粒子,使之不發生凝聚;保證聚合物乳液體系具有適宜的固含量,適當的黏度和良好的穩定性。
在乳液聚合中,乳化劑不直接參加化學反應,但它可以使單體在水中的分散變得容易,并能降低單體相和水相之間的表面張力,影響聚合物分子質量和分子質量分布,影響乳膠的黏度和粒徑,從而關聯到乳液的穩定性,是乳液聚合的重要組分之一。乳液聚合過程中的乳化劑類型及用量、加入方式等都可能影響聚合物乳液的穩定性能。通過對乳化劑品種和濃度的選擇,可調節聚合行為,粒子大小及乳膠的性質。另外,在乳膠產品的儲運、調配和應用中,乳化劑還起穩定,分散和潤濕作用。
司盤(Span)和吐溫(Tween)都是非離子表面活性劑,每一種表面活性劑都具有某一種特定的HLB值,對于大多數表面活性劑來說,HLB值越低,表明其親油性越大,HLB值越高,表明其親水性越大。隨著乳化劑用量的增加,共聚物的特性黏度不斷增大。這是由于乳化劑用量直接影響聚合過程及聚合度,隨著乳化劑用量的增加,單體珠滴數目增加,引發點增多,而使每個珠滴中自由基終止機會減少。從表3-6中數據可知:Span60和Tween80復合乳化劑用量控制在6.94%左右,PAM乳液的相對分子質量最大(7.9×106),單體的轉化率最高(99.6%)。
表3-6 乳化劑用量的影響
④單體濃度單體濃度對聚合有至關重要的影響。共聚物的黏度隨單體濃度的增加而增加,然而單體濃度增加到一定程度時(即4.92mol/L),繼續增大單體濃度會引起了聚合熱增加,使聚合熱不易分散和消失,進而引起聚合物膠化。實驗結果見表3-7,從表中可知PAM的黏度隨著單體濃度的增大而增大,說明單體濃度的增大有利于促進聚合物的聚合,但是濃度的增大在一定程度上也增加了聚合熱的產生,促進聚合物的膠凝,因此單體的適宜濃度為4.92mol/L。
表3-7單體濃度的影響
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