在乳液聚合反應過程中易產生凝膠,并且會在釜壁掛膠,不僅影響聚合釜的傳熱效率,降低了產品收率,更重要的是出料、清釜困難,降低了聚合釜的生產強度,增加了產品的生產成本。
其中,攪拌轉速是生產凝膠的關鍵因素。如果攪拌轉速太小,則單體分散不好,混合不均勻,會發生單體局部過濃,甚至發生單體分層的現象,局部發生本體聚合,導致凝膠的產生。這些單體局部過濃區域還會從乳液中捕集乳膠粒,這又加快了凝膠的產生。同時,如攪拌轉數太小,則傳熱效果差,在聚合釜內的不同區域產生溫差,溫度較高區域的乳液容易喪失穩定性而產生凝膠;若攪拌轉數太大,乳液體系內部剪切力作用太大;另外,攪拌轉數過大會給乳膠粒很大的能量,當乳膠粒的能量超過乳膠粒之間的能量時,乳膠粒就會發生聚結,產生凝膠。所以,要在不同的反應階段采用不同的攪拌轉數,避免凝膠產生。
在乳液聚合開始前,采取較大的攪拌轉數使所加入的單體使很小珠滴的形式分散到水相中,形成穩定的乳狀液。在乳液聚合反應開始階段(即乳膠粒的生成階段)應采取中等攪拌轉數,這樣既保證單體珠滴穩定分散而不發生聚并,又可提供良好的傳熱條件,使乳液體系保持恒溫;當乳液聚合反應到中后期(即乳膠粒長大階段)應采取較小的攪拌轉數,僅為保持良好的傳熱與混合,防止凝膠的產生。攪拌時既有剪切作用,又會產生對流;既有軸向混合,又有徑向混合。因乳液法是特殊的工藝過程,引發劑是間隔加入乳化體系中,而加入的引發劑又不能很快滲透到整個乳化體系,必然造成局部反應激烈,使乳膠聚結,所以攪拌葉必須向下翻,使引發劑盡快滲透到乳化體系中,以減少凝膠的產生。