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单体是形成聚合物的基础，决定着其乳液产品的物理、化学及机械性能[5]。合成苯丙乳液的共聚单体中，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等为硬单体，赋予乳胶膜内聚力而使其具有一定的硬度、耐磨性和结构强度；丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯等为软单体，赋予乳胶膜以一定的柔韧性和耐久性。丙烯酸为功能性单体，可提高附着力、润湿性和乳液稳定性，并赋予乳液一定的反应特性，如亲水性、交联性等。除了丙烯酸以外，功能性单体还有丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈等。

单体的组成，特别是硬单体与软单体的比例，会使苯丙乳液的许多性能发生变化，其中zui重要的是乳胶膜的硬度和乳液的zui低成膜温度会有显著的变化。共聚单体的组成与所得共聚物的玻璃化温度Tg的关系如下式所示：

式中wi为共聚物中各单体的质量分数，Tg为共聚物玻璃化温度（单位为K），Tg i为共聚物中各单体的均聚物的玻璃化温度。共聚物的玻璃化温度Tg愈高，膜就越硬；反之Tg越低，膜越软。调节苯丙乳液的共聚单体的种类及它们之间的比例，可合成具有不同玻璃化温度Tg的乳液，用于涂料、粘合剂等行业[6]。

本实验用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸进行四元乳液共聚，合成苯丙乳液。聚合引发剂为过硫酸钾，采用阴离子型十二烷基硫酸钠和非离子型OP－10的混合乳化剂。聚合工艺采用单体预乳化法，并连续滴加预乳化单体和引发剂溶液。

（一）主要药品与仪器

苯乙烯 31.1 mL

甲基丙烯酸甲酯 31.5 mL

丙烯酸丁酯 31.4mL

丙烯酸 2.7mL

OP－10 3.4g

十二烷基硫酸钠 3.4g

碳酸氢钠 1.5g

过硫酸钾 1.5g

氨水

四颈瓶 (250mL) 1个

圆底烧瓶 (500mL) 1个

冷凝管

滴液漏斗 2个

Y型管 1支

电动搅拌器 1套

恒温浴 1套

温度计 2支

（二）实验步骤

（1）单体预乳化

在500mL圆底烧瓶中，加入100 mL 水，1.5 g碳酸氢钠，3.4g十二烷基硫酸钠，3.4g OP－10，搅拌溶解后再依次加入2.7 g (2.7mL) 丙烯酸，12.7g (13.2mL)甲基丙烯酸甲酯，27.5g (31.1mL) 丙烯酸丁酯，28.3g (31.4mL)苯乙烯，室温下搅拌30 min。

（2）聚合

称取1.5g过硫酸钾于锥形瓶中，用30mL 水溶解配成引发剂溶液，置于冰箱中备用。

在如图5-2所示的聚合反应装置中注，加入40mL 单体预乳化液，搅拌并升温至78℃后滴加8mL引发剂溶液, 约20min滴完。然后同时分别滴加剩余的单体预乳化液和14mL引发剂溶液，2.5h内滴完。再在30min内滴完剩余的8mL引发剂溶液。缓慢升温至90℃，熟化1h，冷却反应液至60℃，加氨水调pH值至8，出料

注：Y型管同时接上二只滴液漏斗，一只用于滴加单体预乳化液，另一只用于滴加引发剂溶液

（3）性能测定[7]

转化率测定：称取少量乳液（～2g）于培养皿中，再加入微量阻聚剂对苯二酚，放入120℃烘箱中，干燥2h，取出冷却后再称重，计算单体总转化率。

凝胶率：将制备的乳液过滤，残余物置于烘箱中烘干称重，则凝胶率为：

化学稳定性测定：用5％CaCl2溶液滴定20mL的乳液，观察是否出现絮凝、破乳现象。

玻璃化温度Tg的测定：将一定量乳液置于烧杯中，加入甲醇使聚合物沉淀，经洗涤和干燥后得到聚合物，用DSC仪测定其玻璃化转变温度Tg。

（4）结构表征

聚合物经THF溶解后，采用涂膜法进行红外光谱测定，指出聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯的特征吸收峰。

（三）思考题

假设单体的转化率为100%，计算所得共聚物的玻璃化温度，并与实测值比较。

主要参考文献 

1 邓云祥，刘振兴，冯开才. 高分子化学、物理和应用基础. 北京：高等教育出版社，1997

2 D.布劳恩, H.切尔德龙，W.克恩著. 黄葆同等译校. 聚合物合成和表征技术. 北京：科学出版社，1981

3 余学海，陆云. 高分子化学. 南京：南京大学出版社，1994

4 Stevens M P. Polymer Chemistry. 3rd ed. New York: Oxford University Press, 1999. 199

5 冯俊忠等. 现代涂料与涂装. 1997, 2：12

6 刘国杰. 涂料应用科学与工艺学. 北京：中国轻工业出版社，1994

7 侯有军等. 离子交换与吸附. 2002, 18（4）：310