引言
丙烯酸酯乳液是一类具有良好的成膜性、粘结性和耐候性的高分子材料,适合用作胶粘剂、涂料和表面处理剂,已广泛用于建筑、化工、冶金、轻工等多种行业[1]。减少小分子表面活性剂的用量可以提高高分子乳液成膜后的耐水性[2]。大量研究表明,提高丙烯酸酯乳液的交联度亦可改善其涂膜的耐水、耐碱、耐候等性能[3,4]。但在单组分乳液中,交联度过高会影响乳液的成膜性,从而降低了其物理机械性能。作者使用甲基丙烯酸环氧丙酯和丙烯酰胺单体,分别以含丙烯酰端基的乙二醇 丙二醇共聚物和OP类作为乳化剂,比较了复合乳化剂的乳液聚合和无皂乳液聚合两种工艺,合成了双组分丙烯酸酯乳液。两组分混合后在室温下可反应交联,涂膜具有良好的粘结性和耐水性。
2实验
2.1 实验配方(质量配比)
原料 乳液A 乳液B
甲基丙烯酸甲酯(工业品) 25 22
丙烯酸异辛酯(工业品) 20 20
甲基丙烯酸环氧丙酯 5 -
丙烯酰胺(工业品) - 5
丙烯酸(工业品) - 3
过硫酸铵 0.3 0.3
去离子水 48 48
POA 0—2 0—2
OP乳化剂(进口试剂) 0—1 0—1
十二烷基硫酸钠 0—1 0—1
2.2 含丙烯酰端基的乙二醇 丙二醇共聚物(POA)的合成
0.01mol的丙烯酰氯(
2.3 乳液聚合合成工艺
将十二烷基硫酸钠、OP类乳化剂或反应性乳化剂分别溶于水和有机单体中,混合后用胶体磨乳化。在
2.4 乳液性能测定
按相应国标要求测定[5]。
3结果与讨论
3.1 复合乳化剂对乳液聚合的影响
为了提高乳液的耐水性,在丙烯酸酯乳液的合成中采用了反应性乳化剂POA与OP类乳化剂复合的方法,其目的是减少小分子表面活性剂的用量。我们研究了OP乳化剂种类、用量和浊点等因素的影响。结果表明乳化剂的特性对合成反应影响最大。用OP-10时,由于浊点较低(63~
乳化剂用量研究结果表明,在2%~4%范围内均能得到稳定的乳胶,乳胶粒径随乳化剂用量的增加而减小,但乳化剂用量过大会降低乳液耐水性。用OP-40和十二烷基硫酸钠复配,添加十二烷基硫酸钠可降低乳胶粒径,但耐水性下降。当反应性乳化剂POA为1%时,复配的OP-40用量从0.1%到0.5%,乳胶平均粒径则从0.7μm降至0.3μm,耐水性亦有所下降。
我们测定了市售工业级“OP 10”的浊点,其范围在80~
3.2 双组分乳液无皂乳液聚合
单独使用含丙烯酰端基的乙二醇 丙二醇共聚物作为反应性乳化剂,乳液A为体系,研究了不同乳化剂用量对乳液粒径的影响,结果见图1。当POA在3%~4%时,乳液平均粒径在0.28~0.36μm,比用小分子乳化剂时大,这可能是高分子量POA的胶束较大之故。无皂乳液完毕后,乳液的表面张力在
3.3 反应型双组分乳液及其涂膜性能
从表1可知,制备的双组分乳液有良好的机械和化学稳定性,成膜温度较低。室温下将两组分分别成膜和1/1混合成膜,其涂膜的主要性能见表2。在玻璃表面,双组分混合涂膜的耐水性、耐碱性和硬度与单一组分相比均有较大的提高,表明双组分乳液混合后,环氧基团与氨基基团进一步发生了交联反应。
4结论
分别用复合乳化剂和无皂乳液聚合,研究了不同乳化剂复配及用量对乳液性能的影响。采用无皂法制备的双组分丙烯酸酯乳液具有良好的成膜性能,交联后涂膜综合性能得到改善,且不影响涂膜表面的光洁度,因而可作为高性能乳胶涂料的基料、耐潮湿的粘结剂和表面处理剂,有良好的应用价值。
参考文献:
[1]Lester J Bowman .Styrene acrylate binder for decorative emulsion paints〔J〕.Paint & resin,1987,(8):13-15.
[2]赵全生.建筑乳胶漆在中国的发展〔J〕.中国涂料,1998,(3):23 28.
[3]林秀英,等.室温交联苯丙乳胶涂料的研究〔J〕.涂料工业,1991,(6):16.
[4]许振阳,等.无皂苯丙乳胶涂料研究〔J〕.化学建材,1998,(1):20-21.
[5]中国标准出版社第二编辑室.涂料与颜料标准汇编〔M〕.北京:中国标准出版社,1997.
