水性乳液是水性涂料的重要组成部分，而乳液聚合是合成水性乳液的重要方法之一。
本文着重探讨影响乳液聚合的主要因素。
1 单体的影响
单体不溶于水，由于单体与水的表两张力相差很大，在静置时，分为; 两层，加入乳化剂后由于单体可以进入胶束内，就增加了单体在乳化剂中的溶解度。溶解度越大，乳液聚合效果就越好。混合平体乳化稳定性与乳液共聚稳定性结果一致。 两种或两种以上单体参与乳液聚合中，不同的加料方式及聚合条件均能引起胶粒形态发生变化，从而对聚合物的性能产牛影响。
种子乳液聚会是合成功能性乳液最重要的方法之一，人们对极性- 非极性(减弱极性) 单体对的种子乳液聚合进行了广泛的研究。当种子聚合物的亲水性比第二单体聚合物大时，往往形成具有相分离结构形态的乳液，甚至在一定条件下会形成种子聚合物包覆第二单体聚合物的反相核壳结构乳液; 当种子聚合物亲水性小于第二单体聚合物时，易形成种子聚合物在内、第二单体聚合物在外的核壳结构乳液。一般单体在乳液聚合配方中的质量分数为30%～60%。
2 乳化剂的影响
2.1 乳化剂的种类及特点的影响 乳化剂是一种表向活性剂，能降低水的表向张力，其对实现乳液聚合用乳液稳定性起着重要作用。 乳化剂分为阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、两性离子型乳化剂和非离子型乳化剂。乳化剂分为两部分：一部分是亲油部分，另一部分是亲水部分阴离子型乳化剂在水中发生解离，与亲油基团相连的是带负电荷的阴离子，如肥皂类、硫化物、 磺化物等。
肥皂类乳化剂，如长链脂肪酸类的Na+、K+、NH++盐，具有良好的乳化能力，但较易被酸和钙、镁离子破坏; 硫化物类乳化剂主要是高级脂肪醇酯类，其乳化能力强，比肥皂类乳化剂稳定，能耐酸和钙离子; 磺化物类乳化剂的水溶性比硫化物差，但在酸性介质中稳定性较好。
阳离子型乳化制在水中离解后是带正电的阳离子。两件离子型乳化剂在水中离解后，同时存在带正、负电荷的离子。阳离子型乳化剂和两性离子型乳化剂在乳液聚合中应用较少。非离子型乳化剂在水溶液中不会发生电离。 离子型乳化剂的浓度，对体系的电位有很大的影响，而非离子型乳化剂对体系的电位影响并不十分明显，所以非离子型乳化剂在乳液聚合中往往不单独使用，主要是与阴离子型乳化剂配用。一般乳液聚合中可以添加多种乳化剂组成的复合乳化剂，多数情况下是阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂一起使用。
阴离子型乳化剂以从电层和屏蔽稳定化的双重效果使粒子分散稳定化，非离子型乳化剂则以屏蔽稳定化增加乳液的稳定性; 同时，可使阴离子型乳化剂的电荷稳定和非离子型乳化剂空间位阻作用产生协同效应，提高乳液粘子的稳定性。
但应注意，乳化剂之间存在吸附竞争和空间位阻，影响体系的整体稳定性。
乳化剂在乳液聚合中的不同表面或界面上与其他的表面活性剂之间存在相互作用，影响产品的稳定性。当体系中粒子浓度较低时，粒子之间的距离较大，超出丁电荷稳定和空间稳定的作用范围，在重力作用下，容易发生沉降，需要使用增稠剂增大体系的粘度。在一般情况下，体系中的离子强度不会影响体系的稳定性，但是在高离子强度下表面活性剂会形成竞争吸附。可能会成为导致体系不稳定的主要原因。
2.2 乳化剂用量的影响 乳化剂用量不同，所形成的胶束浓度也不同。不同乳化剂形成的临界胶束浓度(CMC)是不同的，CMC 越小，乳化能力越强，它是影响胶粒大小及分布的重要因素。 按照Harbins 的经典理论，在成核阶段并非所有胶粒同时生成，即使在同一时刻生成的胶粒生长过程也是随机变化的，因此所生成的胶粒都有一个粒件分布。
一般来说乳化剂用m 越大，体系中胶束浓度就越大，形成的胶束就越多，形成的胶粒也越多，粒径分布越宽，就越易生成小粒径的胶粒，有利于乳液聚合，但乳化剂用量太大，将对后面的种子乳液聚合产生不良影; 乳化剂用量越小，体系中乳化剂胶束浓度就越低，成核期越长，转化率越低，粒径也越大，粒径分布山越宽。如果乳化剂用量太小，乳化剂浓度太低，乳液稳定性则越差，甚至产生凝聚现象。在种子乳液聚合中种子粒径分布均匀对于乳液至关重要，而粒径的大小及分布与反应体系的组成和反应条件有关，因此应根据实验确定乳液配方中乳化剂的用量，特别是起策要作用的乳化剂的用量。
混合单体乳化稳定性与乳液共聚稳定性结果一致。 一般认为，当乳化物质的IJI 里值与乳化剂的Ill 。B 值相近时，两者的亲和力较大，形成的乳液较稳定‘”’。一般情况下，乳化剂用多占单体的OZ 叽一5.0$”’。
3. 引发剂的影响
Chen&Le，认为，引发剂浓度对乳液聚合体系影响较大”A 。la Mazova等人研究了不同引发剂，发现具有表由活性作用的引发列引发效率高，目粒子成核机理主要是胶束机理，粒子长大过程发生在胶料中，而日. 粒子稳定性好，导致聚合反应持续时间长，相对分子质从高’乳液聚合引发剂一般多为水溶性氧化还原引发剂，主要是过硫酸的钠盐。钾盐和银盐等，它们的引发效率和半衰期都不一样。
引发剂的分解速率随温度降低而l 增加; 一般情况下半衰期防温度升高而缩短，温度改变半衰期改变，自由基浓度也改变。因此控制温度对乳液聚合很重要。引发剂的用量不仅影响反应速率和相对分子质量，对粒度分布也有很大影响。
如 APS 在水中热分解时会产生少设 HSO 。 ，该离子进一步电离成H ”和SO4离子，因而随着聚合反应的进行，体系州值降低，I)H 值的改变只会影响到乳化剂的乳化效果和引发剂的引发效率，从而对胶粒大小及分布产生影响。 引
发剂用量过低，则单体的转化率就低; 引发剂用量增大，初期形成自由基的数目增多，粒子碰撞几率增多，导致粒径变大，转化率增大，但用量增大到一定的时候，再增大其用量对转化率影响不大，反而使乳液聚合过程的稳定性降低，主要是因为过量的引发剂和乳化剂起到f 电解质的作用， 另一方面，随引发剂用量增大，聚合物的相对分子质量迅速下降，因此可通过引发剂的用量来调节聚合物的相对分子质量。一般引发剂的用量占单体的0.1%～ 0.3%。
4 其他影响因素
4.1 缓冲剂的影响 在聚合反应过程中，体系的pH 值经常会有偏离的倾向。而有些表面活性剂的形成，引发剂以及某些单体的水解对pH 值是敏感的，所以往往加入缓冲剂防止pH 值的偏离从而使体系稳定。
Dunn 等观察到当体系离子强度增大， 乳化剂的CMC 减小，单体溶于胶束的量增加，胶束大小增大。如果采用离子型乳化训体系，与体系高于强度增大时，其在聚合物胶粒表由吸附的平衡常数增大，使得胶粒表面电荷密度增加，虽然则应结合的离子对也增加，但胶束或胶束表面的有效电荷可能减少。另一方面，随缓冲剂浓度增大，体系离子强度增大，晶胞间的双电层斥力变弱，单体的转化率、聚合物的质量分数均下降，乳胶粒径逐渐增大。
无电乳液聚合中，乳液粒子主要是通过结合在聚合物链或末端离子基团得以稳定的。缓冲剂增多会抑制单体基闻电离，使其表面电行减少，乳液粒子双电层变薄，从而使初始粒子失去稳定而彼此聚结，乳液粒径增大，导致乳液粒子含量下降，所以缓冲剂的加入会显著降低乳化剂的临界胶束浓度。
缓冲剂对正相超浓乳液的稳定性影响较小，而对逆相超浓乳液的稳定性影响较大。强缓冲剂的高离子强度屏蔽了表面活性剂层的双层斥为，当离子强度大到发生盐析效应时，缓冲剂渗进有机层，不能形成超浓乳液，聚合速率和聚合物质量分数迅速降低，放在超浓乳液聚合中应尽量排除缓冲剂。
4.2 温度的影响 乳液聚合反应是在回流温度下进行的，反应开始前必须加热。随着聚合温度的升高，聚合过程的凝聚率增加，稳定性下降，同时乳液粒径增大，相对分子质量分布变宽，但可使转化率增大，这可能是因为随着聚合温度升高，晶胞聚结，本体相增加，产生大量小分子的结果，且温度升高，聚合反应的速率增大，同时聚合物粒子超软，粘性增加，从而造成乳液粒子间凝聚的可能性增加。当引发聚合后，由于反应放热，基本上不需要加热，可控制滴加单体快慢来维持回流，但聚合到终点时，回流单体减少，此时应升温并保温一段时间，使未反应单体充分反应。
温度降低，乳化剂的乳化效率、胶束数目减小，因此聚合物单体数目减小，乳液粒子增大，乳化能力降低，有时会出现凝胶，温度过低时往往不能使单体完全转化，所以聚合反应温度不能太低; 另一方面，引发剂的热分解速度随温度升高而加速，温度变化会引起聚合反应总体变动，因此在乳液聚合中应控制反应温度。
4.3 搅拌速度对共聚反应的影响 乳液聚合是在连续搅拌下进行的，反应初期，搅拌速度过快，会延长聚合诱导期，引发聚合后，搅拌速度过快，会使乳液粒子变细，粘度降低，粘接力下降。
反应中期，聚合物已基本形成，膨润的聚合物粒子逐步夺走单体液滴上的乳化剂分子，使后者变得不稳定而易于聚集，从而使表面积减小。适当增加搅拌速度，反应速度也随之增加。反应后期与中期的反应速度基本相同，因此，要取得良好的效果，必须有适合的搅拌速度。
4.4 水的影响 用于乳液聚合的水的质量很重要，含有多价金属离子的水会导致乳液的稳定性降低，因为金属离子带电，从而影响乳液的电荷平衡，有时还可能形成凝块，含杂质的水也会影响乳液的质量，所以一般用去离子从另一方面水对乳液聚合的稳定性有一定的影响。
一般来讲，单体和水的比例可在很大范围内变动而不影响乳液聚合的反应速率，虽然乳液的平均粒径和粒径分布将随此比例的减少而减少，但是当单体的用量相对于乳化剂的用量很低时，将会导致大量的胶粒生成; 当水相的用量较小时，水相不能将油相包覆，油相彼此连接在一起，聚合时会发生凝聚。应根据实验确定合适的水相用量，一般情况下水的用量为70～40%。
5 结语
单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂和温度等因素对乳液聚合影响较大，是乳液聚合成功与否的关键。在实际过程中应考虑各种因素特别是重要因素的影响。
水性乳液是水性涂料的重要组成部分，而乳液聚合是合成水性乳液的重要方法之一。
本文着重探讨影响乳液聚合的主要因素。
1 单体的影响
单体不溶于水，由于单体与水的表两张力相差很大，在静置时，分为; 两层，加入乳化剂后由于单体可以进入胶束内，就增加了单体在乳化剂中的溶解度。溶解度越大，乳液聚合效果就越好。混合平体乳化稳定性与乳液共聚稳定性结果一致。 两种或两种以上单体参与乳液聚合中，不同的加料方式及聚合条件均能引起胶粒形态发生变化，从而对聚合物的性能产牛影响。
种子乳液聚会是合成功能性乳液最重要的方法之一，人们对极性- 非极性(减弱极性) 单体对的种子乳液聚合进行了广泛的研究。当种子聚合物的亲水性比第二单体聚合物大时，往往形成具有相分离结构形态的乳液，甚至在一定条件下会形成种子聚合物包覆第二单体聚合物的反相核壳结构乳液; 当种子聚合物亲水性小于第二单体聚合物时，易形成种子聚合物在内、第二单体聚合物在外的核壳结构乳液。一般单体在乳液聚合配方中的质量分数为30%～60%。
2 乳化剂的影响
2.1 乳化剂的种类及特点的影响 乳化剂是一种表向活性剂，能降低水的表向张力，其对实现乳液聚合用乳液稳定性起着重要作用。 乳化剂分为阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、两性离子型乳化剂和非离子型乳化剂。乳化剂分为两部分：一部分是亲油部分，另一部分是亲水部分阴离子型乳化剂在水中发生解离，与亲油基团相连的是带负电荷的阴离子，如肥皂类、硫化物、 磺化物等。
肥皂类乳化剂，如长链脂肪酸类的Na+、K+、NH++盐，具有良好的乳化能力，但较易被酸和钙、镁离子破坏; 硫化物类乳化剂主要是高级脂肪醇酯类，其乳化能力强，比肥皂类乳化剂稳定，能耐酸和钙离子; 磺化物类乳化剂的水溶性比硫化物差，但在酸性介质中稳定性较好。
阳离子型乳化制在水中离解后是带正电的阳离子。两件离子型乳化剂在水中离解后，同时存在带正、负电荷的离子。阳离子型乳化剂和两性离子型乳化剂在乳液聚合中应用较少。非离子型乳化剂在水溶液中不会发生电离。 离子型乳化剂的浓度，对体系的电位有很大的影响，而非离子型乳化剂对体系的电位影响并不十分明显，所以非离子型乳化剂在乳液聚合中往往不单独使用，主要是与阴离子型乳化剂配用。一般乳液聚合中可以添加多种乳化剂组成的复合乳化剂，多数情况下是阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂一起使用。
阴离子型乳化剂以从电层和屏蔽稳定化的双重效果使粒子分散稳定化，非离子型乳化剂则以屏蔽稳定化增加乳液的稳定性; 同时，可使阴离子型乳化剂的电荷稳定和非离子型乳化剂空间位阻作用产生协同效应，提高乳液粘子的稳定性。
但应注意，乳化剂之间存在吸附竞争和空间位阻，影响体系的整体稳定性。
乳化剂在乳液聚合中的不同表面或界面上与其他的表面活性剂之间存在相互作用，影响产品的稳定性。当体系中粒子浓度较低时，粒子之间的距离较大，超出丁电荷稳定和空间稳定的作用范围，在重力作用下，容易发生沉降，需要使用增稠剂增大体系的粘度。在一般情况下，体系中的离子强度不会影响体系的稳定性，但是在高离子强度下表面活性剂会形成竞争吸附。可能会成为导致体系不稳定的主要原因。
2.2 乳化剂用量的影响 乳化剂用量不同，所形成的胶束浓度也不同。不同乳化剂形成的临界胶束浓度(CMC)是不同的，CMC 越小，乳化能力越强，它是影响胶粒大小及分布的重要因素。 按照Harbins 的经典理论，在成核阶段并非所有胶粒同时生成，即使在同一时刻生成的胶粒生长过程也是随机变化的，因此所生成的胶粒都有一个粒件分布。
一般来说乳化剂用m 越大，体系中胶束浓度就越大，形成的胶束就越多，形成的胶粒也越多，粒径分布越宽，就越易生成小粒径的胶粒，有利于乳液聚合，但乳化剂用量太大，将对后面的种子乳液聚合产生不良影; 乳化剂用量越小，体系中乳化剂胶束浓度就越低，成核期越长，转化率越低，粒径也越大，粒径分布山越宽。如果乳化剂用量太小，乳化剂浓度太低，乳液稳定性则越差，甚至产生凝聚现象。在种子乳液聚合中种子粒径分布均匀对于乳液至关重要，而粒径的大小及分布与反应体系的组成和反应条件有关，因此应根据实验确定乳液配方中乳化剂的用量，特别是起策要作用的乳化剂的用量。
混合单体乳化稳定性与乳液共聚稳定性结果一致。 一般认为，当乳化物质的IJI 里值与乳化剂的Ill 。B 值相近时，两者的亲和力较大，形成的乳液较稳定‘”’。一般情况下，乳化剂用多占单体的OZ 叽一5.0$”’。
3. 引发剂的影响
Chen&Le，认为，引发剂浓度对乳液聚合体系影响较大”A 。la Mazova等人研究了不同引发剂，发现具有表由活性作用的引发列引发效率高，目粒子成核机理主要是胶束机理，粒子长大过程发生在胶料中，而日. 粒子稳定性好，导致聚合反应持续时间长，相对分子质从高’乳液聚合引发剂一般多为水溶性氧化还原引发剂，主要是过硫酸的钠盐。钾盐和银盐等，它们的引发效率和半衰期都不一样。
引发剂的分解速率随温度降低而l 增加; 一般情况下半衰期防温度升高而缩短，温度改变半衰期改变，自由基浓度也改变。因此控制温度对乳液聚合很重要。引发剂的用量不仅影响反应速率和相对分子质量，对粒度分布也有很大影响。
如 APS 在水中热分解时会产生少设 HSO 。 ，该离子进一步电离成H ”和SO4离子，因而随着聚合反应的进行，体系州值降低，I)H 值的改变只会影响到乳化剂的乳化效果和引发剂的引发效率，从而对胶粒大小及分布产生影响。 引
发剂用量过低，则单体的转化率就低; 引发剂用量增大，初期形成自由基的数目增多，粒子碰撞几率增多，导致粒径变大，转化率增大，但用量增大到一定的时候，再增大其用量对转化率影响不大，反而使乳液聚合过程的稳定性降低，主要是因为过量的引发剂和乳化剂起到f 电解质的作用， 另一方面，随引发剂用量增大，聚合物的相对分子质量迅速下降，因此可通过引发剂的用量来调节聚合物的相对分子质量。一般引发剂的用量占单体的0.1%～ 0.3%。
4 其他影响因素
4.1 缓冲剂的影响 在聚合反应过程中，体系的pH 值经常会有偏离的倾向。而有些表面活性剂的形成，引发剂以及某些单体的水解对pH 值是敏感的，所以往往加入缓冲剂防止pH 值的偏离从而使体系稳定。
Dunn 等观察到当体系离子强度增大， 乳化剂的CMC 减小，单体溶于胶束的量增加，胶束大小增大。如果采用离子型乳化训体系，与体系高于强度增大时，其在聚合物胶粒表由吸附的平衡常数增大，使得胶粒表面电荷密度增加，虽然则应结合的离子对也增加，但胶束或胶束表面的有效电荷可能减少。另一方面，随缓冲剂浓度增大，体系离子强度增大，晶胞间的双电层斥力变弱，单体的转化率、聚合物的质量分数均下降，乳胶粒径逐渐增大。
无电乳液聚合中，乳液粒子主要是通过结合在聚合物链或末端离子基团得以稳定的。缓冲剂增多会抑制单体基闻电离，使其表面电行减少，乳液粒子双电层变薄，从而使初始粒子失去稳定而彼此聚结，乳液粒径增大，导致乳液粒子含量下降，所以缓冲剂的加入会显著降低乳化剂的临界胶束浓度。
缓冲剂对正相超浓乳液的稳定性影响较小，而对逆相超浓乳液的稳定性影响较大。强缓冲剂的高离子强度屏蔽了表面活性剂层的双层斥为，当离子强度大到发生盐析效应时，缓冲剂渗进有机层，不能形成超浓乳液，聚合速率和聚合物质量分数迅速降低，放在超浓乳液聚合中应尽量排除缓冲剂。
4.2 温度的影响 乳液聚合反应是在回流温度下进行的，反应开始前必须加热。随着聚合温度的升高，聚合过程的凝聚率增加，稳定性下降，同时乳液粒径增大，相对分子质量分布变宽，但可使转化率增大，这可能是因为随着聚合温度升高，晶胞聚结，本体相增加，产生大量小分子的结果，且温度升高，聚合反应的速率增大，同时聚合物粒子超软，粘性增加，从而造成乳液粒子间凝聚的可能性增加。当引发聚合后，由于反应放热，基本上不需要加热，可控制滴加单体快慢来维持回流，但聚合到终点时，回流单体减少，此时应升温并保温一段时间，使未反应单体充分反应。
温度降低，乳化剂的乳化效率、胶束数目减小，因此聚合物单体数目减小，乳液粒子增大，乳化能力降低，有时会出现凝胶，温度过低时往往不能使单体完全转化，所以聚合反应温度不能太低; 另一方面，引发剂的热分解速度随温度升高而加速，温度变化会引起聚合反应总体变动，因此在乳液聚合中应控制反应温度。
4.3 搅拌速度对共聚反应的影响 乳液聚合是在连续搅拌下进行的，反应初期，搅拌速度过快，会延长聚合诱导期，引发聚合后，搅拌速度过快，会使乳液粒子变细，粘度降低，粘接力下降。
反应中期，聚合物已基本形成，膨润的聚合物粒子逐步夺走单体液滴上的乳化剂分子，使后者变得不稳定而易于聚集，从而使表面积减小。适当增加搅拌速度，反应速度也随之增加。反应后期与中期的反应速度基本相同，因此，要取得良好的效果，必须有适合的搅拌速度。
4.4 水的影响 用于乳液聚合的水的质量很重要，含有多价金属离子的水会导致乳液的稳定性降低，因为金属离子带电，从而影响乳液的电荷平衡，有时还可能形成凝块，含杂质的水也会影响乳液的质量，所以一般用去离子从另一方面水对乳液聚合的稳定性有一定的影响。
一般来讲，单体和水的比例可在很大范围内变动而不影响乳液聚合的反应速率，虽然乳液的平均粒径和粒径分布将随此比例的减少而减少，但是当单体的用量相对于乳化剂的用量很低时，将会导致大量的胶粒生成; 当水相的用量较小时，水相不能将油相包覆，油相彼此连接在一起，聚合时会发生凝聚。应根据实验确定合适的水相用量，一般情况下水的用量为70～40%。
5 结语
单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂和温度等因素对乳液聚合影响较大，是乳液聚合成功与否的关键。在实际过程中应考虑各种因素特别是重要因素的影响。