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何庆迪，等：水性塑料乳液的合成及应用研究

由表 1 可知，随着复合乳化剂用量的增加，乳液 塑料基材的表面能一般比较低，水性涂料很难在
外观从乳白变成微乳蓝光液体，黏度逐渐增大。 根据 其表面附着，目前水性涂料主要应用于非结晶的塑料
乳液聚合经典理论，聚合反应速率、平均聚合度及乳 表面，如聚氯乙烯（PVC）、聚丁二烯-丙烯腈-苯乙烯
[7]
胶粒数目均与乳化剂浓度的 0.6 次方成正比 ，当乳化 （ABS）、聚碳酸酯（PC）等。 要能在塑料表面进行应用，
剂浓度增大时，生成的乳胶粒数目增多，乳胶粒平均 就要求水性塑料涂料具有较高的硬度、 抗划伤性、耐
粒径变小，乳液黏度增大。 同时过量的乳化剂会降低 醇性等性能，所以要求塑料乳液具有较高的 T g 值。 一
乳液涂膜的耐水性，会给后续的涂料生产和应用带来 般 来说 面 漆用 热塑 性 塑料 漆树 脂 的 T g 值 要高 于 70
不必要的麻烦。 但是降低乳化剂浓度又会降低聚合反 ℃，底漆则要控制在 45~60 ℃为宜。 为了考察乳液 T g
应速率和影响乳液聚合稳定性，这能从聚合过程产生 值对涂膜性能的影响，本研究通过调整软硬单体的比
的残渣量得到很好的证明。 综合考虑乳液的生产稳定 例合成了理论 T g 值分别为 35 ℃、50 ℃、65 ℃、80 ℃的
性及涂膜性能，选择复合乳化剂用量为 2%比较合适。 系列乳液，制备水性塑料涂料并测试其性能，试验结
果见表 2。
2.2 T g 值对涂膜性能的影响
由表 2 可知，随着聚合物乳液 T g 值的提高，涂膜的

表 2 T g 值对涂膜性能的影响
T g/℃
检验项目
35 50 65 80
柔韧性/mm 1 1 1 2
铅笔硬度 B F H H
抗冲击性，50 cm 通过 通过 通过 开裂
耐酒精擦拭，100 次 露底 露底 通过 通过
涂膜耐水性，7 d 轻微泛白，起泡 轻微泛白 轻微泛白 轻微泛白

硬度和耐酒精擦拭性能得到提高，耐水性也略有提升， 而实现交联的，不仅能够节约能源，而且适用于大多
而柔韧性和抗冲击性下降。当乳液理论 T g 值在 65 ℃时 数涂装基材和施工条件。 与离子交联和外交联相比，
，由于自交联的存在，乳液成膜后的 T g 值要略高于理 自交联技术具有成本相对较低、应用操作简单和贮存
论值，此时涂膜表干快，硬度高，抗划伤性强，耐溶剂 稳定性好等优点。 本研究采用了 N-羟甲基丙烯酰胺
性、耐水性好，同时涂膜不太脆，综合性能最佳。 （NMA） 为室温自交联单体，NMA 以酰胺基与羟甲基
的缩聚形成交联为主， 为了考察 NMA 用量对乳液性
2.3 自交联单体 NMA 的影响
能的影响，采用同一配方、工艺合成了 NMA 加量分别
为了提高水性涂料涂膜的性能，通常要求涂膜在 为 0、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%的系列乳液 （NMA 用量
干燥后能形成一定的交联密度，室温自交联技术是通 占单体总量的质量百分比），并比较其性能，试验结果
过引入到聚合物分子链上的具有自缩合或自氧化的 见表 3。
功能单体在室温成膜过程中的自缩合或自氧化作用 从表 3 可以看出，随着 NMA 用量的增加，涂膜的

表 3 NMA 用量对乳液及涂膜性能的影响
NMA 用量/%
检验项目
0 1.0 2.0 3.0 4.0
不挥发物/% 43.0 43.4 43.2 43.2 41.2
旋转黏度/（mPa · s） 550 630 620 1 500 1 850
铅笔硬度 HB F H H H
残渣量/% 痕量 痕量 痕量 0.08 0.33
涂膜耐水性，7 d 泛白 泛白 轻微泛白 轻微泛白 泛白

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