乳液聚合是在水溶液中生成聚合物或称为单体的较小化学链的连接基团的过程。该工艺通常用于制造水性涂料、粘合剂和涂料,其中水与聚合物保持在一起,并作为液体产品出售。乳液是悬浮在水相中的非常小的单体或聚合物液滴的稳定混合物。稳定乳液的一个例子是液体洗手液,它含有几种不同的化学物质,混合在水中,但不与之反应。。
许多塑料和一些橡胶化合物是聚合分子。小的单体链与不同的化学物质混合,从而开始反应,控制形成的聚合物链的大小,并保持混合物的稳定性。控制或启动反应的化学物质是引发剂,控制聚合物链的化学物质是改性剂,乳化剂将混合物保持为稳定的乳液。
乳液聚合反应发生在水中,单体在水中的溶解度可能很小或没有,这意味着它保持分离且不溶解。当化学物质充分混合在一起时,单体的小液滴均匀地分布在整个水相中,并由于乳化剂的作用而保持这种状态。非常小的单体液滴开始形成,称为胶束,并被引发剂和改性剂分子包围。每个单体链开始与胶束内的其他单体链连接,直到单体消失。。
聚合物链的长度会影响水溶液的性质,以及由此产生的任何干膜。制造商通过改变引发剂和改性剂的用量以及反应过程中的温度来控制这些性能。乳液聚合的目标是创造一种涂料或粘合剂,它能随着时间的推移保持其性能,并且易于处理。过度反应会产生非常粘稠的乳液,可能有工业用途,但不受消费者欢迎。。
大多数最终产品都以水基解决方案的形式销售。对溶剂的环境和健康危害的担忧导致了21世纪乳液聚合产品的增长。一旦用作涂层,聚合物就会干燥固化,水就会蒸发成环境安全的蒸汽。反应后的聚合物也可以喷雾干燥,或在某些情况下从水中过滤出来,但这种情况不太常见。与水乳液相比,其他类型的化学反应更容易产生干燥产物。。
合成或人造橡胶化学品也可以在乳液聚合系统中生产。苯乙烯-丁二烯和丁腈橡胶是两种常用的合成橡胶,由乳液化学法生产。将这些产品加工成干燥固体需要额外的洗涤和干燥步骤,以去除引发剂或其他化学品。如果不去除,这些材料最终会降解橡胶。
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