丙烯酸酯无皂核壳乳液合成及应用的研究

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1、摘要聚丙烯酸酯乳液具有耐热、耐光和耐老化等优点，目前在涂料工业中已经得到了广泛的应用。但传统的聚丙烯酸酯乳液仍存在耐水性差、低温下不易成膜、高温发粘以及含小分子乳化剂的废液会对环境造成污染等缺点。为了克服上述缺陷，合成满足外墙涂料使用要求的高性能乳液，本文结合无皂乳液聚合和核壳乳液聚合技术，采用种子乳液聚合工艺，以甲基丙烯磺酸钠作为反应性乳化剂，以丙烯酸丁酯和丙烯酸为壳层主要单体，以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基硅氧烷、叔碳酸乙烯酯和N．羟甲基丙烯酰胺为核层反应单体，以过硫酸铵与偶氮二异丁腈为复合引发剂进行乳液

2、聚合。具体的工艺过程为先以水溶性单体甲基丙烯磺酸钠与部分单体共聚，生成低分子齐聚物作为种子乳液，然后滴加亲水性较强的单体混合物和引发剂作为乳胶粒的壳层，最后滴加疏水性较强的单体混合物和引发剂作为乳胶粒的核层。讨论了影响种子乳液性能的主要因素，确定了制备种子乳液的优化工艺条件；系统研究了核壳单体配比、种子乳液用量、引发剂、功能性单体甲基丙烯磺酸钠(MAS)、有机硅单体的种类与用量、反应温度、核层单体的加料方式等因素对核壳乳液及涂膜性能的影响。通过大量条件试验，确定了合成丙烯酸酯无皂核壳乳液及配制外墙涂料的最佳配方工艺

3、。实验表明：甲基丙烯磺酸钠的最佳用量为单体总量的2．2．2．8％；种子乳液的最佳用量为10．18％；壳层单体采用饥饿态半连续加料法合成的乳液固含量较高、粘度较低、贮存稳定性好；在核层中加入功能性单体叔碳酸乙烯酯，可以使涂膜的吸水率下降，显著提高涂膜的耐水性和抗回粘性；在核层单体中引入有机硅类单体，可以显著提高涂膜的耐候性、耐沾污性及耐洗刷性。通过实验选择合适的成膜助剂、防冻剂及颜基比等参数，采用该无皂核壳乳液配制的外墙涂料综合性能优良，室温下具有较好的施工成膜性，涂膜耐水性、耐候性及抗沾污性优异。本文通过透射电镜(

4、11：M)、差示扫描量热分析(DSC)、红外光谱(瓜)及激光粒度仪等多种手段对无皂核壳乳液中粒子的形态结构等进行了表征。关键词：聚丙烯酸酯，无皂乳液聚合，核壳结构，有机硅改性，种子乳液AbstractPolycrylateemulsionhaswidelyappliedincoatingsindustryduetoitsheat。resistance，light-resistanceandage—resistanceproperties．However，commonpolyacrylateemulsionshave

5、somedisadvantagessuchaspoorwater-resistance，poorfilm—forminginlowtemperatureandblockingathightemperatm'e．Furthermore，theemulsifierwillpollutetheenvironment．Toovercometheseshortages，anewpolyaerylateemulsionwithacore—shellstructureWassynthesizedbythetechnologyof

6、soap—freeseededemulsionpolymerization．Thestudyemployedseedemulsionpolymerizedprocess，using2-Methyl-2-propenesulfonicacidSodium(MAS))asareactiveemulsifier，andbutylacrylateandacrylicacidasmainshellmonmers，andMMA，butylacrylate，organicsilicone，vinyltertcarbonate，a

7、ndN．hydroxymethylacrylamideasmaincoremonmers，with(NH4)2820$andAIBNascompoundinitiator，synthesizedorgano—siliconemodifiedsoap-freecoreshellemulsion．ThespecificprocessiSasfollows：firstly，usewatersoluablemonomerMASandpartmonomerscopolymerizetoproducelowmolecularo

8、ligomers；secondly，drippinghydrophilicmonomersandinitiatortoformshelllayerofemulsionparticles；thirdly，addinghydrophobicmonomerandinitiatorAIBNtoformcorepartofemulsionparticales．Thef