2024年4月27日发(作者：员曼容)
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
文章编号：（
2001
）
1000-237503-0255-03
第
23
卷第
3
期
2001
年
9
月
湖北大学学报（自然科学版）
（
NaturaIScienceEditiOn
）
JOurnaIOfHubeiUniversity
VOI.23NO.3
Sep.
，
2001
可交联
AA/AM
反相乳液聚合的稳定性研究
高庆，陈正国，路国红
（湖北大学化学与材料科学学院，湖北武汉
430062
）
摘搅拌速度等因素对
AA/AM
反相乳液要：研究了乳化剂的种类及用量、交联剂含量、单体配比、
pH
值、
稳定性的影响
.
结果表明：利用低
HLB
值油溶性的乳化剂，控制乳液
pH>8.5
，乳化搅拌速度
>1000r/min
，可
合成出稳定的
AA/AM
反相乳液
.
关键词：反相乳液聚合；稳定性；
AA/AM
反相乳液
中图分类号：
0631.3
文献标识码：
A
1
引言
丙烯酸
/
丙烯酰胺共聚物由于其分子链中含有大量的羧基、酰胺基等亲水性基团，极易溶于水，通过
交联改性的丙烯酸
/
丙烯酰胺共聚物又克服了常规
AA/AM
共聚物水溶液流变性能差的致命弱点，作为
优异的水溶性高分子，在石油、化工、纺织、环保、水处理等领域具有广泛的应用
.
对于
AA
、
AM
等水溶性
单体，正常乳液聚合难以进行，主要是通过反相乳液聚合制备其聚合物，所得聚合物乳液产物的分子量
大、固含量高、溶解于水的速度快，但其稳定性较差，难以得到稳定的反相乳液
.AA/AM
的反相乳液的合
［
1
，［
3
］
2
］
成多见于专利，其稳定机理及稳定性的研究很少，因而必须予以重视
.
稳定性是进行反相乳液聚
合必须考虑的首要前提，本工作用反相乳液聚合方法合成了可交联
AA/AM
共聚物反相乳液，研究了乳
化剂种类与用量、
乳化搅拌速度、交联剂用量、
pH
值、
AA/AM
配比等因素对反相乳液稳定性的影响
.
2
实验部分
（
AA
）、丙烯酰胺（
AM
）、（
MBA
）、氨水（
NH
3
H
2
0
），湖北大
2.1
原料丙烯酸
N
，
N-
甲撑双丙烯酰胺
A.R.
，
学化工厂；白油，工业品，武汉油脂化学厂；
工业品，天津助剂厂
.Span-80
、
0P-07
、
0S-15
，
根据配方，依次
2.2
可交联
AA/AM
反相乳液的制备将
AA
用
NH
3
H
2
0
中和配制成一定
pH
值的溶液，
将
AA
溶液、用
NH
3
H
2
0
调节
pH
值至指定值，得反相乳液水相部分；将乳
AM
、
MBA
加入水中溶解均匀，
化剂溶于白油中得到反相乳液的油相部分；在高速搅拌下，将水相加入至油相中乳化，即得可交联
AA/
AM
反相乳液
.
2.3
可交联
AA/AM
反相胶乳的合成工艺将得到的
AA/AM
反相乳液置于带搅拌、回流冷凝管、温度
计的四口烧瓶中，搅拌下加入引发剂，室温下聚合
6~81
，即得交联型
AA/AM
共聚物反相胶乳
.
在水中呈乳浊液分布，在白油中可均匀分散，
2.4
乳液类型表征将制得的乳液分别滴入水和白油中，
说明乳液为油包水型的反相乳液
.
观察乳液分层得到乳液静置稳定时间；用产物凝胶量来比较乳
2.5
稳定性将所得乳液于室温静置，
液的聚合稳定性
.
3
3.1
结果与讨论
乳化剂对乳液稳定性的影响
收稿日期：
2001-01-08
基金项目：湖北省教委资助项目
作者简介：高庆（
1969-
），男，硕士，讲师
表
1
为不同结构的乳化剂对
AA/AM
反相乳液稳定性的影响，乳化
256
湖北大学学报（自然科学版）
表
1
乳化剂
Span-80
OP-7
OS-15
乳化剂种类对反相乳液稳定性的影响
HLB
值
4.3
11.7
14.5
乳液稳定
性
/1
>4
0.2
0
聚合
稳定性
很好
一般
-
第
23
卷
剂的
HLB
值越低，油溶性越好，有利于水溶性
单体水溶液在油相中的分散，乳液稳定性、聚合
稳定性均随之增大，水溶性乳化剂单独使用难
以形成反相乳液
.
表
2
显示了乳液稳定性随
这与
Span-80
用量的增大而增强的变化规律，
乳液聚合的一般规律是一致的
.
3.2pH
值对反相乳液稳定性的影响
pH
值
对
AA/AM
反相乳液的稳定性有很大影响（图
，乳液呈现强酸性时，难以稳定，当
pH
值增
1
）
共聚物胶乳
稳定性
/c
>60
2
-
表
2Span-80
用量对反相乳液稳定性的影响
乳液稳定性
聚合稳定性
共聚物胶乳
Span-80/g
大到
6
以后，乳液稳定性随着
pH
值的增加而迅
速提高，当
pH
值达到
8.5
以后，
pH
值增大，乳
液稳定性变化不大
.
这是由于
AA
逐步转化为
盐后减少了其在油相中的分配系数，降低了扩
散双电层厚度，同时水相中过量的
H
3
H
2
O
与
乳化剂上羟基发生反应或由于氢键形成缔合分
子，从而提高了乳化剂与水相的亲和力，两种因
素共同影响，使反相乳液的稳定性随
pH
值增
大呈现出上述变化
.
3.3
乳化搅拌速度对反相乳液稳定性的影响
由图
2
可看到乳化时搅拌速度的控制直接影
响到所得反相乳液的稳定性，当搅拌速度小于
1000r/min
后，无论乳化时间多长，都得不到稳
定的乳液，在搅拌速度大于
1000r/min
后，随搅
拌速度的增大，乳液稳定性迅速提高，搅拌速度
大于
1200r/min
后，乳液稳定性变化趋于平稳
.
这是由于随搅拌速度的提高，反相乳液中水相
液滴变小，乳胶粒变小，减小了水相的沉降对反
相乳液稳定性的不良影响，有利于稳定性的提
高
.
3.4
单体对反相乳液稳定性的影响交联剂
MBA
用量的提高，对反相乳液的稳定性无影
响，但
MBA
用量过大，在聚合过程中易凝胶结
块，使聚合物反相胶乳的稳定性下降，严重时引
起暴聚，得不到反相胶乳（表
3
）
.
图
1pH
值对交联型反相乳液稳定性的影响
/1
稳定性
/c
3.01.5
一般
10
5.01.5
一般
20
6.52.0
较好
30
7.02.5
好
40
7.53.0
好
45
8.03.5
好
60
8.53.8
好
>60
10.0>4.0
好
>60
15.0>4.5
好
>60
表
3MBA
用量对反相乳液稳定性的影响
1%MBA/g
乳液稳定聚合共聚物胶乳
性
/1
稳定性稳定性
/c
5.0>2
稳定
>60
10.0>2
稳定
>60
20.0>2
稳定
45
25.0>2
少量凝胶
30
30.0>2
凝胶—
表
4AA/AM
配比对反相乳液稳定性的影响
AA/AM
配比乳液稳定性
/1
共聚物胶乳稳定性
/c
311>2>60
211>2>60
111>250
1121.5
凝胶
图
2
乳化搅拌速度对交联型反相乳液稳定性的影响
第
3
期高庆等：可交联
AA/AM
反相乳液聚合的稳定性研究
257
单体
AA/AM
配比减小，单体中
AM
含量增大，水相密度增加，从而扩大了油相与水相的密度差异，
油相有渗出的倾向，水相往下沉析，导致乳液稳定性下降（表
4
）
.
4
4.1
4.2
4.3
结论
采用低
HLB
值油溶性的乳化剂作乳化体系能得到较稳定的反相乳液
.
在碱性条件下能得到稳定的反相乳液
.pH
值对反相乳液的稳定性有很大影响，
乳液的乳化搅拌速度存在一个临界值
1000r/min
，低于此速度，得不到稳定的反相乳液
.
参考文献：
［
1
］
AdrianS
，［
P
］
an
：
USP4554018.1984-02-
01.
［
2
］
HartmannJ rgen
，
GrundNorbert
，
LudwigshafenDE
，
renzurhersteiiungvonwasser-in-6i-emuisionenvernetzter
，
［
P
］
：
DE3641700A1
，
1987-06.
［
3
］官建国，何平，谢洪泉
.
丙烯酸反相乳液聚合稳定性研究［
J
］（
8
）：
.
石油化工，
1994
，
23514~517.
Stabilityofacrylicacid/acrylamidecrosslinkinginverseemulsionandlatex
GaoOing
，
ChenZhengguo
，
LuGuohong
（
SchooiofChemistryandMateriaiScience
，
HubeiUniversity
，
Wuhan430062
，
China
）
Abstract
：
Studiedtheeffectofkindandcontentofemuisifier
，
contentofcrossiinkingmonomer
，
monomerra-
tio
，
pHvaiueandstirringemuisifationonstabiiityofinverseemuision
，
h
thetest
，
itwasfoundthatAA/AMcrossiinkinginverseemuisionandiatexcouidbepreparedwhenpHvaiueof
emuisionwashigherthan8.5andstirringemuisifationwashigherthan1000r/min.
Keywords
：
inverseemuisionpoiymerization
；
stabiiity
；
AA/AMinverseemuision
（责任编辑游俊）
2024年4月27日发(作者：员曼容)
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
文章编号：（
2001
）
1000-237503-0255-03
第
23
卷第
3
期
2001
年
9
月
湖北大学学报（自然科学版）
（
NaturaIScienceEditiOn
）
JOurnaIOfHubeiUniversity
VOI.23NO.3
Sep.
，
2001
可交联
AA/AM
反相乳液聚合的稳定性研究
高庆，陈正国，路国红
（湖北大学化学与材料科学学院，湖北武汉
430062
）
摘搅拌速度等因素对
AA/AM
反相乳液要：研究了乳化剂的种类及用量、交联剂含量、单体配比、
pH
值、
稳定性的影响
.
结果表明：利用低
HLB
值油溶性的乳化剂，控制乳液
pH>8.5
，乳化搅拌速度
>1000r/min
，可
合成出稳定的
AA/AM
反相乳液
.
关键词：反相乳液聚合；稳定性；
AA/AM
反相乳液
中图分类号：
0631.3
文献标识码：
A
1
引言
丙烯酸
/
丙烯酰胺共聚物由于其分子链中含有大量的羧基、酰胺基等亲水性基团，极易溶于水，通过
交联改性的丙烯酸
/
丙烯酰胺共聚物又克服了常规
AA/AM
共聚物水溶液流变性能差的致命弱点，作为
优异的水溶性高分子，在石油、化工、纺织、环保、水处理等领域具有广泛的应用
.
对于
AA
、
AM
等水溶性
单体，正常乳液聚合难以进行，主要是通过反相乳液聚合制备其聚合物，所得聚合物乳液产物的分子量
大、固含量高、溶解于水的速度快，但其稳定性较差，难以得到稳定的反相乳液
.AA/AM
的反相乳液的合
［
1
，［
3
］
2
］
成多见于专利，其稳定机理及稳定性的研究很少，因而必须予以重视
.
稳定性是进行反相乳液聚
合必须考虑的首要前提，本工作用反相乳液聚合方法合成了可交联
AA/AM
共聚物反相乳液，研究了乳
化剂种类与用量、
乳化搅拌速度、交联剂用量、
pH
值、
AA/AM
配比等因素对反相乳液稳定性的影响
.
2
实验部分
（
AA
）、丙烯酰胺（
AM
）、（
MBA
）、氨水（
NH
3
H
2
0
），湖北大
2.1
原料丙烯酸
N
，
N-
甲撑双丙烯酰胺
A.R.
，
学化工厂；白油，工业品，武汉油脂化学厂；
工业品，天津助剂厂
.Span-80
、
0P-07
、
0S-15
，
根据配方，依次
2.2
可交联
AA/AM
反相乳液的制备将
AA
用
NH
3
H
2
0
中和配制成一定
pH
值的溶液，
将
AA
溶液、用
NH
3
H
2
0
调节
pH
值至指定值，得反相乳液水相部分；将乳
AM
、
MBA
加入水中溶解均匀，
化剂溶于白油中得到反相乳液的油相部分；在高速搅拌下，将水相加入至油相中乳化，即得可交联
AA/
AM
反相乳液
.
2.3
可交联
AA/AM
反相胶乳的合成工艺将得到的
AA/AM
反相乳液置于带搅拌、回流冷凝管、温度
计的四口烧瓶中，搅拌下加入引发剂，室温下聚合
6~81
，即得交联型
AA/AM
共聚物反相胶乳
.
在水中呈乳浊液分布，在白油中可均匀分散，
2.4
乳液类型表征将制得的乳液分别滴入水和白油中，
说明乳液为油包水型的反相乳液
.
观察乳液分层得到乳液静置稳定时间；用产物凝胶量来比较乳
2.5
稳定性将所得乳液于室温静置，
液的聚合稳定性
.
3
3.1
结果与讨论
乳化剂对乳液稳定性的影响
收稿日期：
2001-01-08
基金项目：湖北省教委资助项目
作者简介：高庆（
1969-
），男，硕士，讲师
表
1
为不同结构的乳化剂对
AA/AM
反相乳液稳定性的影响，乳化
256
湖北大学学报（自然科学版）
表
1
乳化剂
Span-80
OP-7
OS-15
乳化剂种类对反相乳液稳定性的影响
HLB
值
4.3
11.7
14.5
乳液稳定
性
/1
>4
0.2
0
聚合
稳定性
很好
一般
-
第
23
卷
剂的
HLB
值越低，油溶性越好，有利于水溶性
单体水溶液在油相中的分散，乳液稳定性、聚合
稳定性均随之增大，水溶性乳化剂单独使用难
以形成反相乳液
.
表
2
显示了乳液稳定性随
这与
Span-80
用量的增大而增强的变化规律，
乳液聚合的一般规律是一致的
.
3.2pH
值对反相乳液稳定性的影响
pH
值
对
AA/AM
反相乳液的稳定性有很大影响（图
，乳液呈现强酸性时，难以稳定，当
pH
值增
1
）
共聚物胶乳
稳定性
/c
>60
2
-
表
2Span-80
用量对反相乳液稳定性的影响
乳液稳定性
聚合稳定性
共聚物胶乳
Span-80/g
大到
6
以后，乳液稳定性随着
pH
值的增加而迅
速提高，当
pH
值达到
8.5
以后，
pH
值增大，乳
液稳定性变化不大
.
这是由于
AA
逐步转化为
盐后减少了其在油相中的分配系数，降低了扩
散双电层厚度，同时水相中过量的
H
3
H
2
O
与
乳化剂上羟基发生反应或由于氢键形成缔合分
子，从而提高了乳化剂与水相的亲和力，两种因
素共同影响，使反相乳液的稳定性随
pH
值增
大呈现出上述变化
.
3.3
乳化搅拌速度对反相乳液稳定性的影响
由图
2
可看到乳化时搅拌速度的控制直接影
响到所得反相乳液的稳定性，当搅拌速度小于
1000r/min
后，无论乳化时间多长，都得不到稳
定的乳液，在搅拌速度大于
1000r/min
后，随搅
拌速度的增大，乳液稳定性迅速提高，搅拌速度
大于
1200r/min
后，乳液稳定性变化趋于平稳
.
这是由于随搅拌速度的提高，反相乳液中水相
液滴变小，乳胶粒变小，减小了水相的沉降对反
相乳液稳定性的不良影响，有利于稳定性的提
高
.
3.4
单体对反相乳液稳定性的影响交联剂
MBA
用量的提高，对反相乳液的稳定性无影
响，但
MBA
用量过大，在聚合过程中易凝胶结
块，使聚合物反相胶乳的稳定性下降，严重时引
起暴聚，得不到反相胶乳（表
3
）
.
图
1pH
值对交联型反相乳液稳定性的影响
/1
稳定性
/c
3.01.5
一般
10
5.01.5
一般
20
6.52.0
较好
30
7.02.5
好
40
7.53.0
好
45
8.03.5
好
60
8.53.8
好
>60
10.0>4.0
好
>60
15.0>4.5
好
>60
表
3MBA
用量对反相乳液稳定性的影响
1%MBA/g
乳液稳定聚合共聚物胶乳
性
/1
稳定性稳定性
/c
5.0>2
稳定
>60
10.0>2
稳定
>60
20.0>2
稳定
45
25.0>2
少量凝胶
30
30.0>2
凝胶—
表
4AA/AM
配比对反相乳液稳定性的影响
AA/AM
配比乳液稳定性
/1
共聚物胶乳稳定性
/c
311>2>60
211>2>60
111>250
1121.5
凝胶
图
2
乳化搅拌速度对交联型反相乳液稳定性的影响
第
3
期高庆等：可交联
AA/AM
反相乳液聚合的稳定性研究
257
单体
AA/AM
配比减小，单体中
AM
含量增大，水相密度增加，从而扩大了油相与水相的密度差异，
油相有渗出的倾向，水相往下沉析，导致乳液稳定性下降（表
4
）
.
4
4.1
4.2
4.3
结论
采用低
HLB
值油溶性的乳化剂作乳化体系能得到较稳定的反相乳液
.
在碱性条件下能得到稳定的反相乳液
.pH
值对反相乳液的稳定性有很大影响，
乳液的乳化搅拌速度存在一个临界值
1000r/min
，低于此速度，得不到稳定的反相乳液
.
参考文献：
［
1
］
AdrianS
，［
P
］
an
：
USP4554018.1984-02-
01.
［
2
］
HartmannJ rgen
，
GrundNorbert
，
LudwigshafenDE
，
renzurhersteiiungvonwasser-in-6i-emuisionenvernetzter
，
［
P
］
：
DE3641700A1
，
1987-06.
［
3
］官建国，何平，谢洪泉
.
丙烯酸反相乳液聚合稳定性研究［
J
］（
8
）：
.
石油化工，
1994
，
23514~517.
Stabilityofacrylicacid/acrylamidecrosslinkinginverseemulsionandlatex
GaoOing
，
ChenZhengguo
，
LuGuohong
（
SchooiofChemistryandMateriaiScience
，
HubeiUniversity
，
Wuhan430062
，
China
）
Abstract
：
Studiedtheeffectofkindandcontentofemuisifier
，
contentofcrossiinkingmonomer
，
monomerra-
tio
，
pHvaiueandstirringemuisifationonstabiiityofinverseemuision
，
h
thetest
，
itwasfoundthatAA/AMcrossiinkinginverseemuisionandiatexcouidbepreparedwhenpHvaiueof
emuisionwashigherthan8.5andstirringemuisifationwashigherthan1000r/min.
Keywords
：
inverseemuisionpoiymerization
；
stabiiity
；
AA/AMinverseemuision
（责任编辑游俊）