Page 23 - 涂层与防护2020-04电子版

何庆迪，等：自增稠丙烯酸乳液的合成及应用研究

但乳液的钙离子稳定性差；单独使用非离子型乳化剂 型乳化剂为十三烷基醇乙氧化物（HLB 值为 13.3），阴
制备的乳液虽然具有较高的化学稳定性，但机械稳定 离子型乳化剂与非离子型乳化剂有效含量的质量比
性差，粒径较粗，光泽低。 本研究采用的复合乳化剂为 为 4∶1。 选择复合乳化剂加量为 1.0%~2.5%（复合乳化
自制的 DP-2 乳化剂， 其中阴离子型乳化剂为烷基醇 剂有效含量占乳液总量的质量百分比）进行系列乳液
聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐（CMC 约为 0.08%），非离子 聚合试验，试验结果见表 1。

表 1 复合乳化剂用量对乳液性能的影响
w%
检验项目
1.0 1.5 2.0 2.5
乳液外观 乳白微蓝液体 蓝光液体 蓝光液体 蓝光微透明
黏度/（mPa · s） 46 65 86 120
不挥发物/% 26.2 28.5 28.3 27.8
残渣量/% 0.23 痕量 痕量 0.08
涂膜耐水性 不泛白，不起泡 不泛白，不起泡 不泛白，不起泡 轻微泛白，不起泡

由表 1 可知，随着复合乳化剂用量的增加，乳液
2.2 MAA 用量对乳液性能的影响
外观从乳白变成蓝光微透明，黏度逐渐增大。 根据乳
液聚合经典理论，聚合反应速率、平均聚合度及乳胶 常规乳液在聚合过程中会引入一定量的含羧基
[5]
粒数目均与乳化剂浓度的 0.6 次方成正比 ，当乳化剂 的功能单体，主要是为了提高乳液的聚合稳定性 [6-7] ，
用量增大时，生成的乳胶粒数目增多，乳胶粒平均粒 而自增稠乳液中引入含羧基的功能单体，主要是利用
径变小，乳液黏度增大。 过量的乳化剂会降低乳液涂 了羧基经中和后可以使乳液黏度增大的原理 [8-9] 。 为了
膜的耐水性，会给后续的涂料生产和应用带来不必要 考察 MAA 用量对乳液性能的影响， 采用同一配方工
的麻烦。 但是降低乳化剂用量又会降低聚合反应速率 艺 合 成 了 MAA 加 量 分 别 为 0.5% 、1.0% 、1.5% 、2% 、
和影响乳液聚合稳定性，这能从聚合过程产生的残渣 2.5%的 系 列 乳 液 （MAA 用 量 占 乳 液 总 量 的 质 量 分
量得到很好的证明。 综合考虑乳液的生产稳定性及涂 数），并比较其性能，试验结果见表 2。
膜性能，选择复合乳化剂用量为 1.5%比较合适。 从表 2 可以看出，随着 MAA 用量的增加，乳液中
表 2 MAA 用量对乳液性能的影响
w%
检验项目
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
乳液外观 蓝光液体 蓝光液体 蓝光液体 蓝光液体 蓝光液体
黏度/（mPa · s） 1 180 4 740 7 240 11 600 21 000
残渣量/% 痕量 痕量 痕量 痕量 0.2
涂膜耐水性 不泛白，不起泡 不泛白，不起泡 不泛白，不起泡 不泛白，不起泡 轻微泛白，不起泡
热贮存稳定性，10 d 正常 正常 正常 正常 胶掉
和后的黏度也快速增加， 当 MAA 的用量达到 2.5% 状态，乳胶粒子之间电荷作用力小，乳液黏度低。 随着

时，乳液的合成稳定性及涂膜耐水性降低，同时热贮 中和剂的加入，乳胶粒子表面的羧基中和成离子的数
存稳定性也变差。 综合考虑乳液的黏度及涂膜性能， 量逐渐增多，乳胶粒子之间的电荷作用力增大，大分
选择 MAA 用量为 2.0%比较合适。 子链段也从卷曲状态逐渐变成伸展状态，乳胶粒分子
链段之间容易相互缠绕，伸展的链段由于静电和氢键
2.3 pH 对乳液黏度的影响
的作用， 吸附水分子后在乳胶粒子表面形成伸展层，
本研究制备的自增稠乳液，在中和前后黏度会有 增加了乳胶粒子的体积，阻碍了乳胶粒子之间的相互
显著的变化。 乳液未中和前，体系呈酸性，乳胶粒子表 流动，这些因素共同作用使体系黏度逐渐变大。 乳液
面的羧基无法离解或离解程度低，大分子链段呈卷曲 黏度随 pH 的变化关系见图 1。

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探索研究 RESEARCH AND DEVELOPMENT