data-full-width-responsive="true"> 0 引 言近年来,丙烯酸酯乳液[ 1 - 2 ]以其优良的耐候性、耐碱性、耐氧化性、耐臭氧性、耐光性和臭味少的特点,推动了丙烯酸酯乳液聚合的飞速发展。由于乳液聚合方法有独特的优点,故世界各国竞相对乳液聚合技术进行研究和开发。目前,在乳液聚合理论研究[ 3 - 5 ]方面已经取得了很大的进展。环保型的水性丙烯酸酯乳液已在涂料行业广泛应用[ 6 - 7 ]。但常规丙烯酸酯乳液存在成膜温度高、涂膜硬度低、抗回粘性差、耐水性不好等缺点,通过加入不同的交联单体[ 8 - 10 ]增加涂膜对底材的附着力、提高涂膜的耐水性等,从而被广泛应用于涂料、塑料加工、橡胶增强、胶粘剂等领域。本实验选用叔碳酸乙烯酯单体和丙烯酸酯类单体进行共聚。叔碳单体的碳原子上具有丰富的烷基,形成了极大的空间位阻效应和屏蔽作用,不但对自身而且对周围的单元也起到保护作用;同时由于烷基的非极性,其均聚物或与其
他单体的共聚物具有优良的耐候性、耐碱性和耐水性,能增强颜料润湿性和分散性,增加涂料的附着力和弹性。合成的叔丙乳液通过添加润湿剂、流平剂、成膜助剂、消泡剂、增稠剂等助剂配制成水性木器封闭底漆,可用于封闭木材表面的毛孔,防止木材中的单宁酸渗出导致色漆发花,增加基材与涂层之间的附着力,还可防止腻子中的水分过早地被木材吸收,造成腻子涂刮困难[ 11 ]。1 实验部分111 主要原料甲基丙烯酸甲酯(MMA) 、丙烯酸丁酯(BA) 、叔碳酸乙烯酯(VV - 10) 、N - 羟甲基丙烯酰胺(NMA) 、丙烯酸(AA) 、十二烷基苯磺酸钠( SDBS) 、聚氧乙烯辛基苯基醚(OP - 10) 、过硫酸钾( KPS) 、碳酸氢钠(NaHCO3 ) 、叔丁基过氧化氢( T -BHP) 、吊白块( SFS) 、双丙酮丙烯酰胺(DAAM) 、己二酰肼(ADH) 、乙烯基三异丙氧基硅烷(A - 1706) 、氨水。112 合成工艺将计量的去离子水与复合乳化剂混合后搅拌溶解,再慢慢滴加单体混合液,预乳化30 min制得预乳液备用。在装有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中加入底料(部分去离子水、复合乳化剂及全部的缓冲剂)搅拌升温至70 ℃,加入8%～10%预乳液,分散3 min左右并升温至80 ℃,再加入30%的引发剂溶液制备种子,待乳液变蓝、瓶内无明显回流后开始滴加剩余的单体、预乳液及引发剂溶液,控制滴加速度在4 h左右滴完,引发剂滴完后保温1 h,降温至65 ℃滴加氧化- 还原引发体系进行后消除,再保温30 min提高单体转化率,最后冷却并用氨水中和至pH值为8左右, 300目尼龙网过滤,出料得叔丙乳液。113 乳液性能测定(1)凝聚率聚合反应结束后,将乳液用300目筛网过滤,凝聚物水洗后于100 ℃左右烘干至恒质量后(约2 h)称质量,计算凝聚物占单体总量的百分数。(2)吸水率将乳液涂覆在洁净的玻璃板上,在烘箱中烘干成膜,称质量,再将涂膜置于去离子水中浸泡24 h,取出,吸干表面水分,称质量,计算浸水后涂膜质量增加的百分数。(3)钙离子稳定性将5 mL 乳液倒入100 mL 烧杯中, 加入5 mL 浓度为05%的CaCl2水溶液混合均匀。将混合液倒入试管,静置1天后观察有无分层、沉淀现象。(4)机械稳定性将乳液放入转速为4 000 r/min的高速分散机座上,开动分散机搅拌30 min后,观察乳液是否破乳或絮凝,如无明显絮凝物即为通过。(5)贮存稳定性取50 mL乳液放于60 mL玻璃瓶中,密封后置于50 ℃烘箱中贮存,每天观测乳液状况,当发现乳液黏度突然增大或有沉淀时,记录贮存时间( 7天为通过) 。贮存时间越长表示贮存稳定性越好。(6)黏度测定用SNB - 1数字式黏度计,上海龙润智能科技有限公司。114 乳液性能测试结果表1为乳液性能测试结果。表1 乳液性能测试结果
2 结果与讨论211 单体的选择共聚单体的种类和用量对共聚物乳液的许多性能有很大影响,其中最重要的是涂膜的硬度和乳液的最低成膜温度。共聚物乳胶膜硬,最低成膜温度就会偏高,如何使乳胶膜具有良好的硬度和较低的成膜温度是乳液配方设计的中心问题。该实验选择MMA作为硬单体提供强度和硬度, VV - 10和BA作为软单体提供柔软性和粘附性,并加入一定量的AA提高聚合物的水分散性、涂膜的硬度和耐溶剂性,但耐水和延伸性能降低。选择带有一定极性基团的多官能单体参与共聚可使共聚物适度交联并形成一定程度的网络结构,提高了共聚物乳液的内聚力,涂膜的硬度也会相应提高。
