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甘孟瑜,谈尊燕,杨治国　(重庆大学化学化工学院,400044)     关键词:丙烯酸酯乳液;改性;互穿网络聚合;化学共聚;物理共混     0引言     丙烯酸酯乳液虽然具有优良的性能，但常规丙烯酸酯乳液存在如成膜温度高、胶膜硬度低、抗回粘性差、耐水性不好等缺点。因此，合成克服以缺陷的新型乳液已成为研究热点。本文采用种子半连续法合成了一种丙烯酸酯乳液。但是该乳液在实际应用中仍存在一些问题，实验中发现其耐水性仍不能满足实际要求，在此基础上通过互穿聚合物网络、化学共聚及物理共混等方法对乳液进行了改性研究。     l实验部分     1.1实验原料     甲基丙烯酸甲酯：化学纯，天津市化学试剂研究所；丙烯酸丁酯：分析纯，天津市光复精细化工研究所；内烯酸：分析纯，中国医药上海化学试剂公司；苯乙烯：分析纯，天津市大茂化学试剂厂；过硫酸钾：化学纯，上海建新试剂厂；十二烷基苯磺酸钠：化学纯，中国医药集团上海化学试剂公司；碳酸氢钠：化学纯，重庆北碚化学试剂厂；OP-10：化学纯，锡山市科技实验二厂；丙烯腈：化学纯，上海试剂三厂；三聚氰胺：化学纯，北京福星化工厂；N一羟甲基丙烯酰胺(NMA)：化学纯，灭津化学试剂研究所；二乙烯基苯(DVB)：化学纯，天津化学试剂研究所。     1.2实验方法     1.2.1丙烯酸酯乳液的制备     在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶巾加入乳化剂、水、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯(1：1)，搅拌预乳化，然后升温至80℃，加入部分引发剂和缓冲剂制备种子乳液。在2～3h内滴加完丙烯酸丁酯和丙烯酸(12：1)的混合单体，同时滴加剩余引发剂，滴加完毕后，保温3h并用氨水调节pH到7～8，得到丙烯酸酯乳液。     1.2.2乳液的改性     在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四El烧瓶中加入20％的丙烯酸酯乳液，搅拌、升温到80℃，将剩余乳液、改性单体及改性剂用1h左右同时连续匀速滴加到体系中，滴加完毕后，保温1h左右并用氨水调节pH到7～8，然后自然冷却，出料。     1.3性能测试     (1)乳液固含量：称取2g左右乳液放入已恒质量的称量瓶中，置于120℃烘箱内加热2h，然后每隔0.5h称质量1次，直到2次质量差≤0.001g，固含量用质量分数表示。     (2)凝聚率：聚合反应结束，将乳液用100目尼龙过滤网过滤，小心收集滤渣及反应器、搅拌器上的凝聚物，水洗后于100℃左右烘干至恒质量并称质量，计算占单体乳化剂总量的百分率。     (3)吸水率：将乳液涂覆在洁净玻片上，在烘箱中烘干成膜称量，再将涂膜置于水中浸泡48h，取出吸干表面水分后称量，计算浸水后涂膜质量增加百分数，用此法测定涂膜耐水性。     (4)附着力：将乳液在玻璃片上烘干成膜后，用划格器测定。     (5)黏度：用NXS—11A型旋转黏度计，温度为25℃。 2结果与讨论     2.1丙烯酸对乳液性能的影响     本实验中加丙烯酸单体是为了提高乳液的交联性、粘结性、稳定性，并有利于后期的碱增稠。丙烯酸用量对乳液性能的影响如表1所示。     由表1可见，少量的丙烯酸参与共聚，就能显著地提高乳液的稳定性。随着丙烯酸用量的增加，凝聚率降低，表明丙烯酸在聚合过程中起到稳定乳胶粒子的作用。但是聚合物涂膜吸水率随着丙烯酸用量增加而增大，涂膜的耐水性随之下降，因此丙烯酸的用量确定为4％～5％。 表1丙烯酸用量对乳液性能的影响     2.2N-羟甲基丙烯酰胺对乳液性能的影响     N-羟甲基丙烯酰胺用作丙烯酸酯乳液的交联剂，因其形成的--CH2--O--CH2--结构比亚甲基(--CH2--)桥长，单键易旋转，根据互穿网络共聚原理，独立网络间的交联，有利于相对分子质量的增加和材料强度的提高。固定其他因素，将N-羟甲基丙烯酰胺分2次平均加入乳液，其用量对乳液性能的影响见表2。   表2NMA用量对乳液性能的影响     由表2可看出，随着NMA用量增加，凝聚率减小，聚合物稳定性增加，这可能是极性单体NMA使聚合物粒子一水相界面上的亲水离子与乳化剂形成复合层。当NMA用量为6％时，聚合稳定性变差，可能是有聚合物析出的缘故。从表中还可看出，聚合物的吸水率随着交联剂用量增加而减小，聚合物的耐水性得到提高，本实验中NMA适宜的用量≤4％。     2.3二乙烯基苯对乳液性能的影响     加入DVB参与共聚，与常规非交联聚合物乳液相比，许多性能(如成膜性等)均有一定的改善以DVB为主交联剂，丙烯酸及NMA为次交联剂，这样有利于提高乳液的稳定性，且有助于提高胶膜的附着力，而且可大大提高涂膜耐水性，其用量对乳液性能的影响见表3。     从表3可看出，随着交联剂增加，乳液黏度增加，聚合物的交联密度增加，分子链运动困难，水分子的进入比较困难，耐水忡有明提高。但交联剂用量增多，涂膜脆性增加，易产生龟裂，因此最后本实验确定交联剂的用量为0.4％。 2.4丙烯腈对乳液性能的影响 表3交联剂用量对乳液性能的影响       丙烯腈用量对乳液性能的影响见表4。 表4丙烯腈用量对乳液-性能的影响     从表4可知，适量加入丙烯腈参与甲.体共聚，不仅使乳液聚合过程易于分散、传热，日能提高产物的耐溶剂性、耐磨性，并有效提高乳液的稳定性和耐水性。但过多丙烯腈，会造成涂膜不透明性增加，成膜性下降，耐水性变差，本实验中丙烯腈的加入量为单体总质量的4％～6％为宜。     2.5三聚氰胺对乳液性能的影响     三聚氰胺作为一种外交联剂，加到丙烯酸乳液中，在一定条件下与乳液中的羟基或羧基发生反应，同时由于含有多个官能团，每个分子同时起到交联剂的作用，使耐水性得到改善。实验结果见表5，本实验其用量为0.8％。     2.6不同改性方法的比较     由上面的讨论，我们尝试了多种改性方法，以下以吸水率和成膜性为主要指标，比较各种方法的效果，实验结果见表6。 表5三聚氰胺用置对乳液-眭能的影响 表6不同改性剂对乳液性能的影响     由表6可看出，各种不同的改性方法及改性剂对本研究中乳液性能的改善具有明显的效果。只要用量合适，均能提高乳液的耐水性。但互穿聚合物网络因其独特的粒子结构及异于普通乳液的成膜机理，对乳液的多种性能如成膜性、耐水性的提高与改善具有相当的优势，从耐水性而言，相对效果电是最好的。     3结语     ①采用互穿聚合物网络、化学共聚和物理共混三种改性方法使乳液的性能有较大的改善，选用合适的比例，能有效增加乳液的成膜性和耐水性。     ②丙烯酸的加入能使乳液的交联性、附着力、聚合稳定性得到提高，N-羟甲基丙烯酰胺的加入明显提高了聚合物的交联度，交联剂DVB与N-羟甲基丙烯酰胺一起使用，能较大程度地提高乳液的耐水性。     ③实验证明，改性乳液具有优良的耐水性、稳定忡和较强的附着力，该乳液住建筑涂料、工业防护、食品包装等领域将有很好的应用发展前景。 资料来源: hc360慧聪网 　　摘　要:制备了丙烯酸酯乳液,探讨了丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯、丙烯腈和三聚氰胺等不同改性剂对乳液性能的影响,在此基础上通过互穿网络聚合、化学共聚及物理共混等方法对乳液的性能进行了改性研究。中国艺术涂料网“转载文章，请注明：文章来源中国艺术涂料网”