乳液聚合是在水或其它液體作介質(zhì)的乳液中，按膠束機理或低聚物機理生成彼此孤立的乳膠粒，并在其中進行自由基加成聚合或離子加成聚合來制造高聚物的一種聚合方法。在自由基聚合的四種實施方法中，乳液聚合相對於本體聚合、溶液聚合及懸浮聚合而言，有著特殊的優(yōu)點：以水為分散介質(zhì)，乳液環(huán)保無毒，不可燃；聚合過程散熱好，反應(yīng)速率高，聚合物分子量大。
世界乳液聚合技術(shù)發(fā)展至今已有80多年的歷史，現(xiàn)在已成為高分子科學(xué)領(lǐng)域的重要技術(shù)，制造高聚物的重要方法之一。聚合物乳液廣泛應(yīng)用於乳膠漆、合成橡膠、粘合劑、添加劑、織物、紙張、皮革、醫(yī)用高分子材料等眾多領(lǐng)域。近年來，我國聚合物乳液的生產(chǎn)規(guī)模越來越大，其中以聚合物乳液為基料的乳膠漆生產(chǎn)發(fā)展尤為迅速。
乳液聚合生產(chǎn)工藝主要包括間歇式乳液聚合、半連續(xù)乳液聚合和連續(xù)乳液聚合。在進行連續(xù)或半連續(xù)乳液聚合時，大多采用單體的預(yù)乳化工藝。這是因為在乳液聚合體系，尤其是多元乳液共聚體系中，采用單純的熱引發(fā)和單體滴加法，乳液顆粒的形成和聚合深度不同步，對於乳液的粒度分布，殘余單體的消除和體系的穩(wěn)定性往往較難控制。本文著重對聚合物乳液制造過程中的預(yù)乳化工藝具體實施方法以及影響預(yù)乳化液穩(wěn)定性的因素做進一步闡述。
一、實驗方法
1.原料與設(shè)備
去離子水，各種乳化劑，各種單體，預(yù)乳化容器，乳化劑分散容器，乳化機，分散機。
2.操作步驟
首先在分散容器中加入去離子水，邊攪拌邊加入適當(dāng)比例的各種乳化劑，待分散均勻后過濾，得到的乳化劑溶液加入到預(yù)乳化容器中。開動乳化機，攪拌下分批依次將各種單體加入到乳化劑溶液中進行乳化，大約乳化30分鐘。
3.性能檢測
預(yù)乳化液的穩(wěn)定性要好，在聚合過程中不能分層，而且泡沫不能過多。可用玻璃棒蘸取少量預(yù)乳化液，觀察玻璃棒表面的預(yù)乳化液分布是否均勻，有無單體珠滴凝聚，有無氣泡。預(yù)乳化液的粘度應(yīng)該適中，單體的預(yù)乳化程度應(yīng)適宜?？扇訙y粘度，以反應(yīng)過程內(nèi)不發(fā)生分層的乳液粘度值作為指標(biāo)。
二、乳化液穩(wěn)定性討論
乳化液的穩(wěn)定性與制備過程中的原料特性、操作特性及機械特性有關(guān)。原料特性包括原料的種類、原料的軟水性、原料的加料次序。操作特性包括添加和混合原料的方法、乳化溫度、乳化時間。機械特性包括乳化裝置的種類、裝置的攪拌速度、攪拌旋轉(zhuǎn)葉片的形狀與直徑等。
1. 原料特性
1．1 合適的乳化劑溶液配比是形成穩(wěn)定預(yù)乳化液的前提。
1．2 單體應(yīng)該是逐漸或分批加入正在攪拌的乳化劑溶液中的，如一次性加入則會造成局部單體液滴濃度過大，不能形成穩(wěn)定體系。
1．3 各種單體的加入次序一般是不可逆的，其原則是按軟水性的強弱次序加入。
2. 操作特性
2．1 預(yù)乳化過程中體系溫度一般在10℃以上，溫度過低時雖形成的預(yù)乳化液相對更加穩(wěn)定，但所需乳化時間較長。
2．2 單體添加結(jié)束后，應(yīng)再乳化一段時間（一般為30分鐘）后使用。而工業(yè)生產(chǎn)時，為節(jié)省能源，應(yīng)根據(jù)預(yù)乳化液的穩(wěn)定性適當(dāng)調(diào)整乳化時間，一旦達到要求即刻停止攪拌。
3．機械特性
3．1 預(yù)乳化操作一般用專用的實驗室小型乳化機進行攪拌，它的攪拌旋轉(zhuǎn)葉片形狀與直徑是符合預(yù)乳化要求的。在實驗室內(nèi)條件不允許時也可用普通攪拌分散機代替，但使用者需要有較強的實踐經(jīng)驗。
3．2 預(yù)乳化時的攪拌在剛開始時應(yīng)該緩慢提速，因為界面張力梯度對預(yù)乳化液的形成很重要，也是乳化劑的重要作用之一，如果乳化劑形成的膜以較低速度被拉伸，則液滴形成比較容易；而預(yù)乳化的攪拌速度也不宜過高，因為單體分散過細(xì)，其表面自由能高，造成體系不穩(wěn)定，且容易產(chǎn)生泡沫，影響聚合反應(yīng)。
4.貯存
預(yù)乳化液制成后一般馬上投入聚合反應(yīng)，不宜貯存。但在實驗室內(nèi)一些情況下可以貯存一至兩天，兩天后分層現(xiàn)象會比較嚴(yán)重，貯存中應(yīng)保持較低溫度，因為溫度低時，液滴表面自由能低，易保持體系穩(wěn)定。