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在乳液聚合过程中,搅拌的一个重要作用是把单体分散成珠滴,并有利于传热。但搅拌强度不宜太高,搅拌强度太高时,会使乳胶粒数目减少,乳胶粒直径增大及聚合反应速率降低,同时会使乳液产生凝胶,甚至破乳。因此应采用适度的搅拌。
搅拌强度对乳胶粒直径的影响:在乳液聚合中,搅拌转速越大,乳胶粒直径越大,乳胶粒数越少。这是因为在乳液聚合分散阶段,转数大时,单体被分散成更小的单体珠滴,每1cm³水中单体珠滴的表面积就更大,在单体珠滴表面吸附的乳化剂量增多。致使每1cm³水中胶束数目减少,成核几率下降,故所生成的乳胶粒数Np(1cm³水)减少。初单体量一定时,乳胶粒直径会增大。
搅拌强度对聚合反应速率的影响:如上所述,搅拌强度大时,每1cm³水中乳胶粒数目减少,反应中心减少,因而导致聚合反应速率较低;另一方面,搅拌强度大时,混入体系的空气增多,而空气中的氧是自由基反应的阻聚剂,也会使反应速率降低。
搅拌对乳液稳定性的影响:过激的机械作用会使乳液降低稳定性,甚至凝胶、破乳,这是因为:①搅拌作用将赋予乳胶粒以动能,当乳胶粒的动能超过了乳胶粒间的斥力或空间位阻作用时,乳胶粒就会聚结而凝胶。②乳化剂在乳胶粒表面有一定的结合牢度,当搅拌强度增大时,由于乳胶粒表面和水介质间的摩擦作用增强,乳胶粒上的乳化剂会被瞬时拉走脱离,使乳化剂在乳胶粒表面的覆盖率降低,故而稳定性下降。而当激起大量气泡时(主要是乳化剂而成),对稳定性的影响更大。③非离子型乳化剂对乳液的稳定作用靠水化,当搅拌强度增大时,乳胶粒和水之间的摩擦增大,致使水化层变薄,故稳定性下降。
综上所述,为确保生产过程平稳、产品质量均一,立式电机反应釜宜加装变频调速器。卧式电机反应釜则宜根据搅拌杆形状及搅拌效率确定适宜的轮径比,以保证最佳的搅拌强度。