水性丙烯酸乳液的合成


      以甲基丙烯酸为功能性单体、苯乙烯为硬单体和丙烯酸正丁酯为软单体,通过3种基本丙烯酸酯类单体用乳液聚合的方法合成了一种水性丙烯酸乳液.甲基丙烯酸作为功能单体实现水溶性并增加了附着力.研究了单体配比、引发剂种类及用量、反应温度、搅拌速度、单体滴加时间和保温时间对乳液及涂膜性能的影响.实验结果表明,单体甲基丙烯酸、苯乙烯和丙烯酸正丁酯的质量配比为5∶17∶20,单体混合物的的滴加时间为2~3h,引发剂过硫酸铵其用量为单体质量的0.7%,加入方式为与单体同时逐滴加入,乳化剂选用OP-10和十二烷基硫酸钠的复合乳化剂,其用量分别为单体质量的2%和1%,反应温度为75~85 ℃,搅拌速度为200~300r/min,可以制得到稳定性很好的白色带蓝光的乳液,100℃下烘干可得到硬度、附着力和柔韧性都很好的无色透明涂膜。

    水性丙烯酸树脂不仅具有稳定性、耐侯性、耐光性、耐化学品性等优点,而且具有防腐、耐碱、耐水、成膜性好、保色性佳、无污染、施工性能良好以及使用安全等特点.因此发展迅速,是水性涂料中发展最快、品种最多的无污型涂料,已经成为水性涂料应用最多的品种,广泛用于水性木器漆,水性塑胶漆和水性金属漆.常用树脂水性化的途径有3种:a.使树脂成盐而溶于水;b.利用树脂骨架中的—OH或醚键等亲水基团使树脂溶于水;c.依靠表面活性剂增溶而溶于水.制造水溶性胶粘剂和涂料主要采用前两 种 途 径,后 一 种 途 径 则 主 要 用 于 制 造乳液

     本研究通过三种基本丙烯酸酯类单体,采用半连续法乳液聚合工艺制备了一种水性丙烯酸乳液,获得了比较可靠的工艺参数.该方法简单可行、成本低廉,有利于其推广.
 

     1 合成工艺
     将所需的原料按照配方称量好后密封备用,并将油浴锅的温度升至80℃.将OP-10置于带有搅拌器、冷凝回流管、滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中,加入部分蒸馏水,使其充分溶解.再将事先溶解好的十二烷基硫酸钠和碳酸氢钠缓冲剂也加入四口烧瓶中,搅拌充分混合.将三种单体混合均匀,然后用剩余蒸馏水溶解引发剂过硫酸铵.在四口烧瓶中加入全部混合单体,快速搅拌使其充分混合预乳化,持续约30min,之后将预乳化物全部倒出.取少部分(约总质量的5%)预乳化物加入原四口烧瓶中,加入部 分 引 发 剂 溶 液,80 ℃保 温30min.分别缓慢滴加剩余混合单体和引发剂溶液,控制两者的滴加速度,使它们几乎同时滴完.滴完后,继续保温1.5h.反应完成后,冷却至室温,用质量分数10%碳酸氢钠溶液调pH至中性.过滤,出料.
    2涂膜的制备
     将制备好的的水性丙烯酸乳液,用涂布器在预处 理 的 马 口 铁 上 涂 膜,然 后 置 于 烘 箱 中 在100℃
下烘30min,即得烘干的涂膜.1.4 乳液及成膜物性能的分析测定在最佳实验工艺条件下,所制得的乳液和涂膜的性能如表1.