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在乳胶漆的涂布过程中，为了方便施工，既要求乳胶有较低的成膜温度可以在室温下成膜(低Tg)，同时又要求成膜后的涂膜具有一定的硬度(高Tg)，以满足抗回黏和耐沾污性的要求。为了满足这些要求可以通过合成核壳乳胶的方法，得到核部分具有较高Tg壳部分具有较低Tg的核壳型乳胶，也可以通过物理共混的方法，得到高Tg乳胶和低Tg乳胶的混合乳胶，但关于这两种方法的优劣性比较目前未见有报道。本文利用AFM(AtomicForceMicroscope)的相位成像技术(Phaseimaging)对具有相同聚合物组分的核壳乳胶及其共混乳胶的成膜进行了比较研究，发现乳胶粒子的结构形态对其成膜后的涂膜形貌及涂膜的摆杆硬度、透光性均有着不同程度的影响。

1.实验部分

1.1原料

甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)：工业级；十二烷基苯磺酸钠(DSB)、烯丙基聚乙氧基磺酸盐(SE-N10)、过硫酸铵(APS)、亚硫酸氢钠(SBS)、碳酸氢钠(NaHCO3)：化学纯；高纯N2、去离子水。

1.2乳液的制备

均聚物PBA和PMMA的制备采用种子半连续乳液聚合法，其通用制法是：将0.1gNaHCO3(用5mL去离子水溶解)、单体的10%及一定量的复合乳化剂DSB、SE-N10和去离子水加入反应瓶，通氮气保护，预乳化30min，待温度升至60℃加入1/2的引发剂APS和SBS，制备种子乳液，此时乳液呈蓝光。反应30min后将剩余单体和引发剂滴入反应瓶，待单体滴加完毕保温反应1h，将温度升至70℃保温1h以消除残余单体。核壳乳液(PMMA为核，PBA为壳)采用两阶段种子乳液聚合法：将0.1gNaHCO3(用5mL去离子水溶解)、一定量的乳化剂DSB、SE-N10和10%的核单体加入反应瓶，预乳化30min，升温至60℃加入1/2的引发剂APS和SBS制备种子乳液，反应30min后滴入剩余的核单体，核单体滴完后保温1h，然后补加剩余的1/2引发剂，并开始饥饿态滴加壳层单体，壳层单体滴完后保温反应1h，将温度升至70℃保温1h消除剩余单体。

1.3涂膜的表征及性能测试

1.3.1涂膜的AFM表征

室温下将乳胶滴于玻璃片上置于匀胶机中旋涂成膜，放置48h后用DigitalInstruments，Inc1的NanoscopeⅢa型原子力显微镜(AFM)，选择tappingmode对涂膜样品进行扫描成像。

1.3.2乳胶粒子结构形态的TEM表征

将乳胶用5倍的去离子水稀释并用超声波分散，用滴管滴于铜网上使其在室温下干燥成膜，并用RuO4染色，用日立H-800型透射电镜(TEM)对样品进行观察。

1.3.3涂膜透光率的测试

用ShimadzuUV-3150型紫外可见近红外分光光度仪测定涂膜透光率，对仪器进行基线校正后，将附载有乳胶涂膜的玻璃片放置于样品槽中，选择入射光波长为400nm，在透光率模式下进行测试。

1.3.4涂膜摆杆硬度测试

涂膜的摆杆硬度按照GB/T1730—1993测定。

2.结果与讨论

2.1核壳乳胶粒子形态的TEM表征

乳液聚合过程中，乳胶粒子的最终结构形态受热力学因素和动力学因素的共同影响。25℃下丙烯酸丁酯在水中的溶解度约为0.2%，甲基丙烯酸甲酯在水中的溶解度为1.59%，制备PMMA/PBA核壳乳胶时，第一阶段加入核单体MMA进行聚合，第二阶段加入壳单体BA进行聚合，依据热力学原则，若第一阶段聚合物A和水相间的界面张力γAW小于第二阶段聚合物B与水相间的界面张力γBW，即γAW<γBW，则聚合倾向于形成反向核壳乳液[4]。但由于第一阶段(制核阶段)聚合生成的PMMA玻璃化温度很高，所形成的乳胶粒内部黏度很大，使得第二阶段(包核阶段)的壳单体向乳胶粒内部的扩散受到巨大的阻力，未来得及向核层扩散溶胀即立刻在乳胶粒表面发生聚合，生成壳聚合物，因而采用半连续法加入壳层单体，控制壳单体的滴加速度能最终得到核层为PMMA壳层为PBA的正向核壳乳胶粒[5]。用TEM对乳胶粒结构形态进行表征，TEM照片中的乳胶粒子显示了明显的核壳结构。粒子中核层的PMMA不能被RuO4染色而呈浅色，而壳层的PBA由于被RuO4染色而呈深色[6](见图1)。