刘金明，韩国芳，王春涛，王安娜，宋修达

(河北昊泽化工有限公司，河北 沧州 061000)

0 引言

脱除技术出现和应用可以实现对聚合物乳液内部单体的彻底去除，以实现对环境的有效保护。因此，如何将脱除技术科学应用于聚合物乳液残留单体去除中是技术人员必须思考和解决的问题。

1 聚合物乳液中残留单体形成原因

1.1 笼蔽效应

笼蔽效应的出现，很容易导致聚合物乳液形成大量的残留单体，这是由于在笼蔽效应的影响下，产生大量的溶剂壁，这些溶剂壁对自由基起到了一定的限制作用，严重影响了自由基向外扩散速度，从而降低了引发剂的使用性能，使得聚合物乳液内形成大量的残留单体[1]。

1.2 玻璃化效应

玻璃化效应主要是指在进行聚合物乳液的过程中，采用玻璃化处理方式，增加聚合物乳液内部温度，当内部温度远远超过了化合物正常反应温度后，聚合物内的自由基将停止运动[2]，导致化合物聚合反应被迫终止，导致聚合物乳液内产生了大量的残留单体。因此，要想实现对聚合物乳液残留单体的有效去除，加强对玻璃化效应的分析和解决显得尤为重要。

1.3 竞聚率的影响

聚合物乳液内部各个单体在竞聚率方面表现出很大的差异性，这就导致那些竞聚率比较低的单体无法参与到整个化合物的反应中，造成聚合物乳液出现大量的残留单体。

2 聚合物乳液中残留单体脱除技术应用

为了充分发挥和利用残留单体脱除技术的应用优势，现将聚合物乳液内残留单体脱除方法划分以下三大类型：(1)化学方法。化学方法主要是指采用化学反应原理，将聚合物乳液内未反应的单体转化为其他物质，以达到降低残留单体含量的目的。常用的残留单体脱除方法主要升温法、电化学法、臭氧法等化学方法；(2)物理方法。物理方法主要是指采用各种智能化的物理处理手段，将聚合物乳液内部的残留单体进行脱除处理，以达到降低残留单体含量的目的。物理方法主要包含以下几种，分别是蒸汽法、吸附法等；(3)化学物理结合法。化学物理结合法。主要是指通过将化学方法与物理方法进行有效地结合，在此基础上，实现对聚合物乳液内部残留单体的有效去除，以达到提高单体脱除效率和效果的目的。

2.1 化学方法

2.1.1 升温法

升温法作为常用的化学方法之一，在具体的运用中，主要采用增加自由基运动速度的方式，提高自由基的生成效率和效果，降低聚合物乳液黏度，使得残留单体的扩散系数不断增加，这样一来，在高聚合反应速度不断提高下，聚合的单体可以在最短时间内快速聚合反应，以达到降低聚合物乳液内部残留单体含量的目的。通过利用升温法可以将残留单体的转化率上升到75%，同时，当反应温度被控制在140～170 ℃之间时，需要将处理时间控制在12 h左右，只有这样，才能有效地降低聚合物乳液内部残留单体含量。尽管升温法整体操作简单有效，但是整体上比较费时，耗能量高，处理效率较低。

2.1.2 生物降解法

生物降解法主要是指将某种特殊酶添加到聚合物乳液中，这种酶可以形成大量自由基，在自由基的作用下，聚合物乳液内会出现单体连续反应现象。例如：为了充分发挥和利用生物降解法的应用优势，将过氧化物酶类加入到聚合物乳液中，并进行充分反应，此时，聚合物乳液中会出现大量的过氧化物，在过氧化物影响下，自由基被彻底地分解，从而增加残留单体的聚合反应速率，以达到降低聚合物乳液残留单体含量的目的。该方法在具体的运用中，通常需要添加多种催化剂，如具有水溶性的金属盐、含有氮气成分的还原剂、含有硫元素的化合物等多种类型的催化剂[3]。

2.1.3 后聚合法

后聚合法主要是指在进行聚合物乳液的过程中，通过向聚合物乳液中添加多种引发剂，从而生成多种新自由基，确保残留单体能够进一步聚合反应。在进行后聚合的过程中，大量的残留单体富集在乳胶粒内，从而提高自有基的移动效率和效果，进而提高各种引发剂的利用率。此外，由于氧化还原体系所需要的反应条件具有一定的温和性，从而提高自由基的生成量，为降低后聚合时间打下坚实的基础。因此，通过利用后聚合法，可以实现对聚合物乳液内残留单体的有效脱除，以达到提高聚合物乳液市场核心竞争力的目的。

2.1.4 臭氧法

当聚合环节进入到末期后，向聚合物乳液中吹入含有大量臭氧的空气，利用臭氧氧化反应原理，将未反应的单体进行有效去除，然后，通过使用化射线乳液，将未反应的单体进行裂解处理，从而全面消除单体内的不饱和C=C双键。经相关研究，发现通过这一方法，可以将丙烯酸酯类的聚合物乳液内的残留单体进行全面脱除处理，使得未反应的单体全部转化为醛类物质，从而有效地提高丙烯酸酯类聚合物乳液臭氧处理效率和效果。丙烯酸醋类乳液臭氧脱臭的效果如表1所示。

表1 丙烯酸醋类乳液臭氧脱臭的效果

2.2 物理方法

2.2.1 吸附法

吸附法主要是指通过将吸附剂添加到聚合物乳液中，使其充分混合和接触，利用吸附剂的吸附能力，从而吸附和获取大量的残留单体，以提高残留单体脱除的效率和效果。吸附法在具体的运用中，通常涉及到吸附流程如图1所示。经常使用的吸附剂主要包含：活性炭、硅胶、烟煤、沸石等。其中，活性炭吸附剂所获得的残留单体脱除效率和效果最佳，能更将残留单体含量控制在100.0×10-6以下。

图1 残留单体吸附流程

2.2.2 超临界CO2法

通过利用超临界CO2法对残留单体进行脱除，不仅确保聚合物乳液具有较高的增塑性，还能提高聚合物分子的移动速率，从而进一步延长聚合反应链的长度，以达到提高残留单体转化效率和效果的目的。超临界CO2法在具体的运用中，首先，要使用临界CO2通入到聚合物乳液中，对残留单体进行脱除处理，从而降低残留单体含量。尽管超临界CO2法具有较高的脱挥效率和效果，但是整体上操作比较复杂，实现过程比较困难，技术人员要根据实际情况，酌情选择。

2.2.3 汽提法

汽提法作为残留单体脱除常用方法之一，在具体的运用中，需要保证温度条件、真空条件均达标的情况下，利用汽提塔，向聚合物乳液中通入大量的蒸汽，这些蒸汽包含两种类型，一种是水蒸气。另一种是含有惰性气体的蒸汽，通过将这些蒸汽与液相进行充分结合，从而形成相应的界面，以达到去除残留单体的目的。汽提工艺流程图如图2所示。

图2 汽提工艺流程图

2.3 化学—物理法

化学—物理法主要是指通过将化学法与物理法进行有效结合后所形成的一种综合性脱除方法，该方法具有脱除效率高、操作简单等优点，因此，被广泛地应用于残留单体去除领域中。在应用中首先应按照先化学法、后物理法使用顺序，对聚合物乳液内部残留单体进行有效去除，从而使得残留单体含量降到最低。例如：在应用后聚合与汽提结合法的过程中，为了提高残留单体脱除效率和效果，将具有氧化还原；现状的引发剂添加到汽提塔中，以达到化学除臭的目的。然后，采用连续加入引发剂的方式，进一步降低残留单体含量，使其含量被控制在900.0×10-6以下。在此基础上，通过将含有惰性气体的蒸汽通入到聚合物乳液中，对残留单体进行汽提除臭，然后，借助汽提塔的逆流作用，不断降低残留单体含量，使其含量被控制在100.0×10-6以下。

3 结语

综上所述，为了更好地去除聚合物乳液内部残留单体，提高聚合物乳液的市场核心竞争力，实现对环境的有效保护，技术人员要重视残留单体脱除技术的科学应用。同时，为了保证残留单体脱除技术的应用效果，技术人员要在综合考虑当前经济成本的基础上，选用合适的脱除技术，使得聚合物乳液内的残留单体含量降到最低，只有这样，才能降低残留单体对环境的污染程度，避免因人类超标使用单体而影响自身健康水平。