[科普中国]-单体液滴

单体液滴（monomer droplet）乳液聚合体系中单体的主要存在形式。其直径约为500～1000nm，是为聚合提供单体的基地。由于它的比表面小，在其中引发聚合的几率甚小，聚合主要是在胶束及胶束不断增大而形成的单体/聚合物（M/P）胶粒中进行。液滴中的单体通过水相，扩散到胶束或M/P胶粒，进行生长反应。单体液滴由于不断供出单体，直径逐渐缩小，约在聚合转化率达50%时全部消失。此后由于M/P胶粒中无单体来源，聚合速度下降。1

乳液聚合乳液聚合是单体借助乳化剂和机械搅拌，使单体分散在水中形成乳液，再加入引发剂引发单体聚合。在用乳液聚合方法生产合成橡胶时，除加入单体、水、乳化剂和引发剂四种主要成分外，还经常加入缓冲剂（用于保持体系pH不变）、活化剂（形成氧化还原循环系统）、调节剂（调节分子量、抑制凝胶形成）和防老剂（防止生胶及硫化胶老化）等助剂。工业化品种有乳聚丁苯橡胶，聚丙烯酸酯乳液等

优点：1、聚合速度快，产品分子量高；2、用水作分散机介质，有利于传热控温；3、反应达高转化率后乳聚体系的粘度仍很低，分散体系稳定，较易控制和实现连续操作；4、胶乳可以直接用作最终产品。

缺点：1、聚合物分离析出过程繁杂，需加入破乳剂或凝聚剂；2、反应器壁及管道容易挂胶和堵塞；3、助剂品种多，用量大，因而产品中残留杂质多，如洗涤脱除不净会影响产品的物性。

单体液滴的形成过程将溶有引发剂的油状单体倒入水中，油状单体浮于水面上，聚合体系形成两层。进行搅拌时，在剪切力的作用下，单体液层先被拉成细条形，然后分散成液滴。大液滴受力，还会变形，分散成小液滴，如下图中的①②。由于单体和水的两相之间存在一定的界面张力，使液滴力图保持球形。界面张力越大，保持成球形的能力越强，形成的液滴也越大。反之，界面张力越小，形成的液滴也越小，过小的液滴还会聚集成较大的液滴。搅拌剪切力和界面张力对形成液滴的作用方向相反，在一定搅拌强度和界面张力下，大小不等的液滴通过一系列的分散合一过程，构成一定的动态平衡，最后达到一定的平均液滴直径。由于反应器内各部分受到搅拌强度不同，所以液滴直径大小仍有一定的分布。

搅拌停止后，液滴将聚集黏合变大，最后仍与水分层，如图中③、④、⑤过程。2

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李勇 - 副教授 - 西南大学