核壳结构乳液聚合反应中乳化剂瞬时补加的方法技术

本发明专利技术是供一种核壳结构乳液聚合反应中乳化剂瞬时补加的方法，基于核壳结构聚丙烯酸酯类共聚乳液的，包括核形成反应和形成壳时补加的乳化剂，具体步骤如下：１）核形成反应中测定瞬时固含量Ｔ↓［１］，根据初始值及瞬时固含量Ｔ↓［１］由公式ΔＳ＝（ΔＡ.Ｍ↓［Ｓ］／Ｎ↓［Ａ］.Ａ↓［ｓ］）×７０％.Ｗ计算乳化剂瞬时补加量ΔＳ↓［１］，并按计算值加入乳化剂；２）按工艺设计加入水量Ｗ↓［１Ａ］、单体量Ｗ↓［２Ａ］、引发剂量Ｗ↓［４Ａ］继续反应；３）检测瞬时固含量Ｔ↓［２］，根据新加入的水量Ｗ↓［１Ａ］、单体量Ｗ↓［２Ａ］、引发剂量Ｗ↓［４Ａ］及瞬时固含量Ｔ↓［２］，按公式ΔＳ＝（ΔＡ.Ｍ↓［Ｓ］／Ｎ↓［Ａ］.Ａ↓［ｓ］）×７０％.Ｗ计算出乳化剂瞬时补加量ΔＳ↓［２］，并按计算值加入乳化剂；以此类推至反应完。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术技术涉及一种，特别是利用计算机程序来在线监测和控制核壳乳液聚合反应过程中精确补加乳化剂的方法。
技术介绍
在核壳结构乳液聚合中，形成“核”时，需要加一定量的乳化剂，形成一定数目的胶束，进而形成一定数目的乳胶粒，随着乳胶粒的逐渐长大，其表面积增大，需要从水相中吸附更多的乳化剂分子，覆盖在新生成的表面上，致使在水中乳化剂浓度低于临界胶束浓度CMC，甚至还会出现使部分乳胶粒面积不能被乳化剂分子完全覆盖的现象，这样就会导致乳液体系表面自由能提高，使得乳液稳定性下降，以致被乳。因此，在反应期间随着单体的加入需随时补加乳化剂，使乳化剂分子覆盖率维持在30％以上，但如果乳化剂加得太多，就会产生新的胶束，并生成新的乳胶粒，不能保证所有乳胶粒均为核壳结构乳胶粒，因此覆盖率应在70％以下，如果始终维持覆盖率在30％-70％，就会得到稳定而均匀的核壳结构乳液。因此在核壳结构乳液聚合过程中，控制补加乳化剂量的多少是一个极为重要的内容。迄今为止，控制补加乳化剂量的方法，多数为简单的经验控制，精确度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，利用计算机程序来在线监测和控制核壳乳液聚合反应过程中精确补加乳化剂。本专利技术的技术方案本专利技术的是基于核壳结构聚丙烯酸酯类共聚乳液的，包括核形成反应和形成壳时补加的乳化剂，具体步骤如下1)核形成反应中测定瞬时固含量T1，根据初始值及瞬时固含量T1由公式ΔS=ΔA·MSNA·As×70%·W]]>计算乳化剂瞬时补加量ΔS1，式中W1——初始加水量MS——乳化剂分子量As——一个乳化剂分子的覆盖面积NA——阿佛加德罗常数6.02×1023ΔA——一个乳化剂分子没有覆盖面积，并按计算值加入乳化剂；2)按工艺设计加入水量W1A、单体量W2A、引发剂量W4A继续反应；3)测定瞬时固含量T2，根据新加入的水量W1A、单体量W2A、引发剂量W4A及瞬时固含量T2，按公式ΔS=ΔA·MSNA·As×70%·W]]>计算出乳化剂瞬时补加量ΔS2，并按计算值加入乳化剂；4)再按工艺设计加入水W1B、单体W2B、引发剂W4B继续反应；5)测定瞬时固含量T3，根据新加入的水量W1B、单体量W2B、引发剂量W4B及瞬时固含量T3，按公式ΔS=ΔA·MSNA·As×70%·W]]>计算出乳化剂瞬时补加量ΔS3，并按计算值加入乳化剂，至反应结束。本专利技术的优点该方法使工业化生产过程中的工艺条件，实现微机数字化控制成为了可能，进而可大大提高劳动生产效率和产品的质量。本专利技术只需知道该乳液聚合反应体系的聚合物密度、单体密度、乳化剂分子量、临界胶束浓度、一个乳化剂分子所能提供的覆盖面积，并且测出该反应过程中对应于阶段I末期、阶段II末期的转化率XI-II、XII-III，计算时只要输入初始水量、初始单体量、初始乳化剂量和瞬间固含量，就可以自动算出对应于该瞬间的转化率和需补加的乳化剂量。附图说明图1是本专利技术的核壳结构乳液聚合过程中进入核层瞬时补加乳化剂量的程序框图。图2是本专利技术的核壳结构乳液聚合过程中进入第二、三层瞬时补加乳化剂量的程序框图。具体实施例方式本专利技术的，基于核壳结构聚丙烯酸酯类共聚乳液的，包括核形成反应和形成壳时补加的乳化剂，具体步骤如下一种，基于核壳结构聚丙烯酸酯类共聚乳液的，包括核形成反应和形成壳时补加的乳化剂，具体步骤如下1)容器中加入第一层单体、水、引发剂、乳化剂，一定温度下恒温加热反应一定时间。核形成反应中测定瞬时固含量T1，根据初始值及瞬时固含量T1由公式ΔS=ΔA·MSNA·As×70%·W]]>计算乳化剂瞬时补加量ΔS1，并按计算值加入乳化剂；2)按工艺设计加入第二层水量W1A、单体量W2A、引发剂量W4A继续反应；3)测定瞬时固含量T2，根据新加入的水量W1A、单体量W2A、引发剂量W4A及瞬时固含量T2，按公式ΔS=ΔA·MSNA·As×70%·W]]>计算出乳化剂瞬时补加量ΔS2，并按计算值加入乳化剂；4)再按工艺设计加入加入第二层水W1B、单体W2B、引发剂W4B继续反应；5)测定瞬时固含量T3，根据新加入的水量W1B、单体量W2B、引发剂量W4B及瞬时固含量T3，按公式ΔS=ΔA·MSNA·As×70%·W]]>计算出乳化剂瞬时补加量ΔS3，并按计算值加入乳化剂，至第二壳反应完；如此循环直至结束反应。计算所涉公式A=S-CMCMs·NA·AS---(1)]]>dP(I-II)=6V(I-II)A(I-II)---(2)]]>V(I-II)=X(I-II)·GmX(II-III)·ρSW---(3)]]>NP=V(I-II)π·dP(I-II)36---(4)]]>X＝/W2/W1(5)V=NP·π·dP36---(6)]]>V=X·GmρP+(1-X)·Gmρm---(7)]]>dP={6Gmπ·NP[XρP+(1-X)ρm]}1/3---(8)]]>ρSW＝XII-IIIρP+(1-XII-III)ρm(9)ΔA＝NP·π·dP-A (10)ΔS=ΔA·MSNA·As×70%·W---(11)]]>式中W1——初始加水量W2——初始单体量W3——初始乳化剂量W4——初始引发剂量 W0——W1+W2+W3+W4A——乳化剂所提供的覆盖面积(cm2/cm3水)ΔA——乳化剂不能提供的覆盖面积CMC——临界胶束浓度(g/cm3水)S——乳化剂浓度(g/cm3水)MS——乳化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳结构乳液聚合反应中乳化剂瞬时补加的方法，基于核壳结构聚丙烯酸酯类共聚乳液的，包括核形成反应和形成壳时补加的乳化剂，其特征在于具体步骤如下：１）核形成反应中测定瞬时固含量Ｔ↓［１］，根据初始值及瞬时固含量Ｔ↓［１］由公式ΔＳ＝ ΔＡ.Ｍ↓［Ｓ］／Ｎ↓［Ａ］.Ａ↓［ｓ］×７０％.Ｗ计算乳化剂瞬时补加量ΔＳ↓［１］，式中：Ｗ↓［１］－初始加水量［ｇ］Ｍ↓［Ｓ］－乳化剂分子量Ａ↓［Ｓ］－一个乳化剂分子的覆盖面积Ｎ↓［Ａ］－阿佛加德罗常数６ ．０２×１０↑［２３］ΔＡ－一个乳化剂分子没有覆盖面积，并按计算值加入乳化剂；２）按工艺设计加入水量Ｗ↓［１Ａ］、单体量Ｗ↓［２Ａ］、引发剂量Ｗ↓［４Ａ］继续反应；３）测定瞬时固含量Ｔ↓［２］，根据新加入的水 量Ｗ↓［１Ａ］、单体量Ｗ↓［２Ａ］、引发剂量Ｗ↓［４Ａ］及瞬时固含量Ｔ↓［２］，按公式ΔＳ＝ΔＡ.Ｍ↓［Ｓ］／Ｎ↓［Ａ］.Ａ↓［ｓ］×７０％.Ｗ计算出乳化剂瞬时补加量ΔＳ↓［２］，并按计算值加入乳化剂；４）再按工艺设计加入水Ｗ↓［１ Ｂ］、单体Ｗ↓［２Ｂ］、引发剂Ｗ↓［４Ｂ］继续反应；５）检测瞬时固含量Ｔ↓［３］，根据新加入的水量Ｗ↓［１Ｂ］、单体量Ｗ↓［２Ｂ］、引发剂量Ｗ↓［４Ｂ］及瞬时固含量Ｔ↓［３］，按公式ΔＳ＝ΔＡ.Ｍ↓［Ｓ］／Ｎ↓［Ａ］.Ａ↓［ｓ］×７ ０％.Ｗ计算出乳化剂瞬时补加量ΔＳ↓［３］，并按计算值加入乳化剂，至第二壳反应完。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱岩，郭嘉兴，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]