苯丙乳液胶粒粒径和涂膜吸水率影响因素

0.引言
　　
　　在纸制品用水性涂料中占绝对优势的是苯丙乳液类涂料，其耐候性较好、附着力强、流平性佳。在乳液聚合过程中，乳胶粒直径是乳液合成质量的重要指标之一，乳液涂膜的吸水率又是乳液性能的重要标志。乳胶粒直径越小、分布越窄，乳液的表面张力越低，成膜流平性越好，对底材具有良好的渗透性和润湿性，附着力越强。乳液涂膜的吸水率越低，涂布后的产品耐水性越强。影响胶粒直径及吸水率的因素很多，例如：乳化剂种类、用量及配比，引发剂用量，酸碱单体的影响，固含量，种子乳液中的单体比例等因素，都会对胶粒直径和涂膜吸水率产生明显的影响。同时上述因素之间又相互关联。了解这些影响因素，对于研究和掌握乳液聚合技术具有重要的指导作用。本研究对上述影响因素逐一进行了实验，并在一定范围内得到某些规律性的结果。
　　
　　1.实验部分
　　
　　1.1主要...及试剂
　　
　　 丙烯酸甲酯(MMA)：分析纯，北京益利精细化学品有限公司；丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、丙烯酸(AA)：化学纯，汕头市西陇化工厂(使用前蒸馏除去阻聚剂)；十二烷基硫酸钠(SDS)：化学纯，北京笃信精细制剂厂；壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)：分析纯，天津市福晨化学试剂厂；过硫酸铵(APS)、氨水：分析纯，北京化工厂；碳酸氢钠(NaHCO3)：分析纯，北京德茂生物化工厂。
　　
　　1.2聚合物乳液的制备
　　
　　在装有搅拌装置、温度计、回流冷凝器和滴液漏斗的四口烧瓶中加入部分乳化剂水溶液、pH值缓冲剂、部分核单体预乳化液、1/3引发剂水溶液，混和均匀，于加热套中加热至75～85℃使之聚合；出现蓝色荧光后，用滴液漏斗缓慢滴入剩余的核单体预乳化液和1/3引发剂水溶液，在1.5～2h内滴加完毕。继续保温约30min，即得到种子乳液。在上述的种子乳液中，通过滴液漏斗缓慢滴加入壳单体预乳化液和剩余1/3引发剂水溶液(控温约75～85℃)，大约2～2.5h滴加完毕，继续反应1h。升温至90～92℃保温1～2h后，降温至60℃左右，用氨水调节pH值至7～8，过滤，出料，检测乳液的性能。
　　
　　1.3乳液的粒径分布表征及吸水率检测方法
　　
　　1.3.1乳液的粒径分布表征
　　
　　采用英国MALVERN公司的NanoZS纳米粒径测定仪测定乳液的粒径分布。
　　
　　1.3.2乳液吸水率检测方法
　　
　　吸水率的测定：按GB1034—1986，将尺寸为2.0cm×1.5cm×0.06cm的共聚物膜浸泡在23℃的去离子水中测定，吸水率按式(1)计算。
　　
　　吸水率=[(浸水后试样质量-浸水前试样质量)/浸水前试样质量]×100%式(1)
　　
　　2.结果与讨论
　　
　　2.1乳化剂的影响[1]
　　
　　不同种类的乳化剂其特性参数、临界胶束浓度(CMC)、聚集数以及对单体的增容度等各不相同。当乳化剂用量和其他条件相同时，CMC越小，聚集数越大或增容度越大的乳化剂成核几率越大，可生成的乳胶粒数目越多，其直径越小。实验证明最适合苯丙乳液合成的乳化剂有两种：非离子型乳化剂和阴离子型乳化剂。因为阴离子型乳化剂临界胶束浓度较低，尤其是十二烷基硫酸钠更低，lgCMC=-2.12(见表1)，因此其成核的几率大，可生成的乳胶粒数目多，胶粒直径小，而且，作为有机硫酸盐，强酸强碱在水中全部电离，对乳胶粒子来说，形成的离子水化层越厚，乳液的稳定性越好。
　　
　　表1各种乳化剂的CMC值

非离子型乳化剂对含有无机盐的乳液稳定性更好，如两者配合使用，可使阴离子型乳化剂的电荷稳定性和非离子型的乳化剂的空间位阻作用产生协同效应，提高乳液聚合的稳定性和乳胶粒稳定性，又使得乳胶粒的直径变小，因此它们具有很好的协同作用。从表1可以看出，烷基硫酸钠和OP-10的CMC较小，适合用作乳液合成的乳化剂。

来源:涂料与涂装资讯网