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為了使聚醋酸乙烯乳液制備時(shí)聚合反應(yīng)正常，乳液性能優(yōu)異，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，必須了解醋酸乙烯酯乳液聚合的特點(diǎn)及各因素如單體的水溶性、引發(fā)劑、乳化劑、阻聚劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、攪拌方式等的影響，以便控制生產(chǎn)。下面主要介紹單體的水溶性、保護(hù)膠體的影響。
1單體的水溶性
醋酸乙烯酯的水溶性較大，20℃時(shí)醋酸乙烯酯在水中的溶解度為2.3%，隨著溫度的升高其水溶性還會(huì)增大，到70℃時(shí)在水中的溶解度可達(dá)3.5%，所以，在通常的醋酸乙烯酯乳液聚合溫度(70～80℃)條件下，水相中單體的濃度很高，僅以飽和溶解度來(lái)計(jì)算其濃度即可達(dá)到0.4mol/L以上，實(shí)際上由于聚合反應(yīng)體系中乳化劑和保護(hù)膠體的存在，這個(gè)濃度值還會(huì)更高一些。乳液聚合中所使用引發(fā)劑為水溶性引發(fā)劑，如硫酸鹽類、過(guò)氧化氫等，這些引發(fā)劑在水相中分解成為自由基后就會(huì)直接在水相中引發(fā)單體的聚合，從而通過(guò)“均相成核”機(jī)理(或稱“低聚物成核”機(jī)理)來(lái)生成乳膠粒。有人認(rèn)為，在醋酸乙烯酯的乳液聚合中，水溶液中的聚合會(huì)出現(xiàn)在整個(gè)轉(zhuǎn)化率范圍內(nèi)，只要單體在水相中保持飽和濃度，新的乳膠粒就會(huì)不斷生成，這和“膠束成核”機(jī)理完全不同。在“膠束成核”的乳液聚合體系中，只要體系中不再存在乳化劑膠束，成核階段即結(jié)束。
因?yàn)榇姿嵋蚁误w較大的水溶性而導(dǎo)致其成核機(jī)理和整個(gè)乳液聚合歷程都與其他非水溶性單體不同，使得單體濃度、引發(fā)劑濃度和乳化劑、保護(hù)膠體濃度等因素對(duì)聚合反應(yīng)速率、單位體積水中的乳膠粒數(shù)目、乳膠粒直徑及其分布乃至聚合物乳液的黏度等的影響規(guī)律也大大地偏離了經(jīng)典乳液聚合體系。
2保護(hù)膠體的影響
保護(hù)膠體是在乳液聚合體系中加入的一類水溶性高分子，例如動(dòng)物膠、明膠、藻朊酸鹽、阿拉伯膠、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、聚丙烯酸鈉、聚環(huán)氧乙烷及苯乙烯一馬來(lái)酸酐共聚物等。有人也將保護(hù)膠體稱為乳化劑，其實(shí)保護(hù)膠體與乳化劑是完全不同的兩類物質(zhì)，在乳?液聚合中所起的作用也不盡相同。乳化劑通常是低分子兩親性化合物，在乳液聚合中其用量通常高于cmc值，不溶于水的乳化劑分子會(huì)形成膠束，為乳液聚合提供反應(yīng)場(chǎng)所。而保護(hù)膠體則不l司，它們都是高分子化合物，在反應(yīng)體系中并不形成膠束，而是完全溶解在水中。雖然保護(hù)膠體和乳化劑的使用都有利于乳液聚合體系穩(wěn)定性的提高，但乳化劑是吸附在乳膠粒表面上，通過(guò)其靜電斥力或空間位阻而使乳液穩(wěn)定的;而保護(hù)膠體則一方面是通過(guò)提高分散介質(zhì)的黏度，另一方面是其分子通過(guò)吸附或接枝定位于乳膠粒表面上，靠水化層和空間位阻而使乳液穩(wěn)定的。所以，在乳液聚合中，即使使用了保護(hù)膠體常常還需要加入乳化劑，保護(hù)膠體的用量通常會(huì)高于乳化劑的用量。
在醋酸乙烯酯的乳液聚合中，最常用的保護(hù)膠體是聚乙烯醇。從聚乙烯醇的結(jié)構(gòu)上看其單體是乙烯醇cHz—CHOH，但乙烯醇本身很不穩(wěn)定，它總是異構(gòu)化為乙醛CH~CHO，所以聚乙烯醇主要是通過(guò)聚醋酸乙烯酯進(jìn)行水解或醇解得到。當(dāng)用甲醇對(duì)聚醋酸乙烯酯進(jìn)行醇解時(shí)，酸或堿都可以當(dāng)作催化劑，但堿催化劑的效率更高，且副反應(yīng)少.
事實(shí)上，除了用甲醇進(jìn)行醇解以外，用乙醇、丙醇或其他醇也可以對(duì)聚醋酸乙烯酯進(jìn)行醇解得到聚乙烯醇;而且所用的聚合物也不僅僅局限于聚醋酸乙烯酯，聚丙酸乙烯酯、聚丁酸乙烯酯、聚氯乙酸乙烯酯、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯基醚等聚乙烯基衍生物都可以用來(lái)制備聚乙烯醇，但并不是所有的聚乙烯醇都可以用作醋酸乙烯酯乳液聚合的保護(hù)膠體。根據(jù)水解或醇解的程度不同，聚乙烯醇可以表現(xiàn)為醇溶性或水溶性，聚乙烯醇的水解程度用皂化值或水解度來(lái)表示。不同聚合度和水解度的聚乙烯醇溶于水后溶液的黏度不同。
另外，即使相同皂化值和黏度的聚乙烯醇，在乳液聚合中所起到的穩(wěn)定作用效果也不盡相同，因?yàn)樗c聚乙烯醇的分子量及分子量分布有關(guān)，而且還與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，例如，聚乙烯醇的端基是羥基還是乙?；湫Ч遣灰粯拥?聚乙烯醇分子結(jié)構(gòu)單元是“頭一頭”連接還是“頭一尾”連接方式，以及聚醋酸乙烯酯水解后其乙?；姆植记闆r均會(huì)對(duì)其穩(wěn)定效果有影響。