《聚合物乳液合成原理 性能及应用》求取 ⇩

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K167

三、自由体积法求K169

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Ⅱ73

二、阶段Ⅰ76

三、阶段Ⅲ76

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IEN425

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