1. 研究目的与意义
高分子聚合物指由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分子量(通常可达10～106)化合物。例如聚氯乙烯分子是由许多氯乙烯分子结构单元ch2chcl重复连接而成，因此ch2chcl又称为结构单元或链节。由能够形成结构单元的小分子所组成的化合物称为单体，是合成聚合物的原料。 n代表重复单元数，又称聚合度，聚合度是衡量高分子聚合物的重要指标。聚合度很低的(1～100)的聚合物称为低聚物，只有当分子量高达10～106(如塑料、橡胶、纤维等)才称为高分子聚合物。由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物，如上述的聚氯乙烯、聚乙烯等。由两种以上单体共聚而成的聚合物则称为共聚物，如氯乙烯醋酸乙烯共聚物等。
丙烯酸酯类乳液聚合物具有很多优点:外观无色透明并有很好的保光、保色、光亮丰满、耐候、耐热、耐腐蚀;而且通过单体的选择、配比及其助剂的调整,聚合工艺方法的改变,可制备出多种不同性能要求的聚合物乳液。同时,乳液聚合法的反应速度快,分子量高,以无毒、不燃、易得的水为反应介质,并且,由于它的特异粘度-固体份关系,使得它在工业生产中具有重要的意义,被广泛用于涂料、颜料、粘合剂、皮革涂饰剂等工业领域。聚合物乳液中的残留单体不仅带来环境污染,而且具有强烈的刺激性气味和不同程度的毒性,对使用者的健康造成损害,一定程度上限制了其应用,因此脱除聚合物乳液中的残留单体是聚合物工业中一项重要的措施。脱除残留单体的方法有很多,包括物理方法、化学方法和化学-物理法。由于乳液聚合反应不完全,乳液中常存在一定的残留单体,使产品带有少量的刺激性气味,降低了产品的品质,对使用者健康造成一定的影响,而且,大量残留单体的挥发会对当地环境造成一定的影响。例如容易造成使用者皮肤过敏等不良影响;而且,大量残留单体的挥发会对当地环境造成一定的影响。随着环境保护意识和可持续发展意识的逐步加强,对残留单体的控制必定会越来越严格。
消除残单的方法有很多种,在选择这些方法时除了考虑有效降低残单之外,还必须综合各种现有条件和经济效益的影响,这样才能选择出适合自己的方法。
2. 国内外研究现状分析
汽提法是国外最早研究和应用的方法，国内丁苯胶乳生产厂也采用该法。它是在抽真空的条件下通入蒸汽将残留单体带出，其脱除单体的效率很大程度取决于蒸汽和胶乳的接触面积。为增加接触面积，德国专利将聚合物胶乳和蒸汽一起喷入容器中，提高脱除单体的效率。原民主德国专利报道了一种由两个不同直径的圆锥管套在一起的设备，采用该设备可大大降低蒸汽消耗和防止乳胶发生凝聚。汽提法经多年的研究和改进，仍存在许多问题：投资大；非水溶性单体主要残留在聚合物乳胶粒内，采用汽提法脱除效率不高，通蒸汽时间很长，所耗蒸汽量为胶乳中含水量的几倍，特别是高沸点的单体，如苯乙烯等，能耗大；长时间通蒸汽导致胶乳稳定性和质量下降；易产生泡沫，需加消泡剂，而所加消泡剂会影响胶乳的成膜及最终产品的耐溶剂性、附着力等；产生含少量单体和乳胶粒的大量废水；汽提过程中由于部分蒸汽冷凝使胶乳浓度下降，因此，脱去残留单体后需浓缩；汽提和浓缩过程中会产生少量凝聚物，造成产品损失，凝聚物结垢后，需停机清理设备，影响设备的生产能力。由于汽提法存在上述问题，国外对其他方法进行了研究。其中研究得较多的是后聚合法，又称化学法。它是在单体基本聚合后再添加高效引发剂，在一定条件下继续聚合，使残留单体基本转化完全。美国专利报道了汽提一后聚合法J。在汽提的同时连续补加引发剂，其每小时加量为胶乳的0．01％，直至残留单体含量降至0．05％。该法可脱除各种单体，例芳香类单体、含共轭双键的单体、乙烯基不饱和羧酸及其酯类、饱和羧酸的烷烯基酯、不饱和腈、氯乙烯等。专利指出所用蒸汽温度与真空度有关，真空度愈高，所需蒸汽的温度愈低。蒸汽温度为50，7O，80，100℃时相应的真空度分别为2．266，37．730，47．329，101．325kPa。在此条件下除残留单体不会降低胶乳的稳定性和质量。适宜的引发剂为氧化还原体系，氧化剂最好为油溶性的，过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢等，还原剂为还原糖、过硫酸盐、过渡金属化合物等。引发剂用量为聚合物的0．04％一0．08％，氧化剂和还原剂按等量添加。对丁苯胶乳，最佳氧化还原体系为叔丁基过氧化氢和偏二亚硫酸。巴斯夫公司最近报道采用吸附剂从聚合物胶乳中脱除残留单体，。。。通过大量筛选试验，发现活性炭脱除效率最高，操作也最简单。吸附条件是胶乳的pH为1O．5，温度为常温，采用活性炭床吸附，可使残留单体含量降至15010。。，使用过的活性炭经溶剂萃取后可循环使用，甲苯是最有效的萃取溶剂。也有专利报道，采用惰性气体代替蒸汽脱除残留单体，采用惰性气体的气提法更易产生泡沫，生产过程难控制。低沸点单体还可直接采用加热或抽真空脱除n。对于残留丙烯腈的脱除，可通过加入化学计量的胺与丙烯腈反应。也有报道通过加氨、氢氧化铵、硫醇、H2S、碱金属中残留丙烯腈含量。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
主要研究为不同因素对于脱除高分子聚合物乳液中残留单体影响，研究反应时间/反应温度/反应剂用量/ph等因素对于脱除高分子聚合物乳液中残留单体的影响。
研究计划：
4. 研究创新点
这个研究课题对于精细化工工厂来讲，我们要追踪性价比，以最低的成本开发出最环保最安全最可靠的化工产品。
