我國(guó)苯丙乳液的應(yīng)用進(jìn)展

賴(lài)曉琳

漳州衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院（福建漳州 363000）

綜述

我國(guó)苯丙乳液的應(yīng)用進(jìn)展

賴(lài)曉琳

漳州衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院（福建漳州 363000）

概述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)者將改性苯丙乳液應(yīng)用于紙?zhí)幚?、建筑材料、油墨、涂料印花黏合劑等方面的進(jìn)展。

苯丙乳液 紙?zhí)幚?建筑材料 油墨 涂料印花黏合劑

中國(guó)分類(lèi)號(hào) TK437

作為當(dāng)前具有重要工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的十大非交聯(lián)型乳液之一的苯丙乳液，是由軟單體丙烯酸酯和硬單體苯乙烯共聚而成的。硬單體賦予其一定的硬度和耐磨性，軟單體賦予其一定的彈性和耐久性。由于苯丙乳液良好的附著力、耐水性、耐候性等，廣泛用于涂料、造紙、膠黏劑等領(lǐng)域。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者通過(guò)引入功能性單體制備出性能更加優(yōu)異的改性苯丙乳液，或?qū)⒈奖橐号c其他功能性材料混合，使其性能得到提升，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。

1 紙?zhí)幚?/h2>

1.1 紙質(zhì)文物

中國(guó)是造紙術(shù)的發(fā)源地，迄今為止已有近兩千年的歷史。紙張作為一種文化載體，承載了人類(lèi)的思想、智慧、歷史和創(chuàng)造，擔(dān)負(fù)著為國(guó)家民族傳承文明與凝聚精神的使命[1]。但是由于霉菌、蟲(chóng)蛀、空氣的氧化、塵埃的黏附等原因，使得紙張的保存壽命大大縮短，影響了紙質(zhì)文物的歷史價(jià)值。因此，紙質(zhì)文物的保護(hù)工作刻不容緩。喬來(lái)聰?shù)萚2]以聚乙烯醇為打底液、丙烯酸丁酯為軟單體、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯為硬單體、過(guò)硫酸銨為引發(fā)劑、十二烷基磺酸鈉和烷基酚聚氧乙烯醚為乳化劑，合成了紙質(zhì)文物保護(hù)用苯丙乳液施膠劑,經(jīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的苯丙乳液處理并在50℃條件下干燥的紙樣，其機(jī)械性能大幅提升，且外觀保持原貌。將處理后的紙樣放入105℃的環(huán)境中進(jìn)行老化，并測(cè)試其物理性能，結(jié)果表明：苯丙乳液自身顯示出良好的抗老化性能，且能夠大幅提高紙張的抗老化性能。紅外表征顯示，老化處理后，苯丙乳液薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化，說(shuō)明其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。

1.2 汽車(chē)濾紙

苯丙乳液作為汽車(chē)濾紙的浸漬樹(shù)脂應(yīng)用廣泛，但對(duì)汽車(chē)濾紙強(qiáng)度和耐水性等影響較大，因此對(duì)其改性的研究也在不斷進(jìn)行[3]。呂曉慧等[4]以苯乙烯和丙烯酸酯為主要單體，引入E-20、E-44兩種環(huán)氧樹(shù)脂，采用預(yù)乳化半連續(xù)乳液聚合法制備改性苯丙乳液，對(duì)改性苯丙乳液性能及其應(yīng)用于汽車(chē)濾紙浸漬的效果進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果表明，所得濾紙的挺度、耐破度、耐水性能都得到提高，透氣度、孔徑與未改性乳液持平或略微下降。環(huán)氧樹(shù)脂的用量在1%～3%范圍內(nèi)，E-20改性苯丙乳液浸汽車(chē)濾紙強(qiáng)度和耐水性能明顯優(yōu)于使用E-44改性乳液。

2 水泥砂漿

水泥砂漿是由水泥、砂和適量的水混合而成的，是建筑工程中不可缺少的材料。由于傳統(tǒng)的水泥砂漿存在抗水性和柔韌性不足的問(wèn)題，劉廣烽等[5]將苯丙乳液與硫鋁酸鹽水泥復(fù)合，制備了聚合物硫鋁酸鹽水泥，研究發(fā)現(xiàn)：乳化劑摻量為3%、聚灰比為7.5%時(shí)，水泥砂漿的抗?jié)B性最優(yōu)。王培銘等[6]研究了苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物乳膠粉（SAE乳膠粉）改性水泥砂漿的減水性、引氣性、保水性、力學(xué)強(qiáng)度等物理性能。研究表明：SAE乳膠粉具有一定的減水作用，在同一流動(dòng)度下，水泥砂漿用水量隨SAE乳膠粉摻量的增加而降低；SAE乳膠粉的摻入可在新拌水泥砂漿中引入9.8%～13.0%的含氣量；水泥砂漿在新拌階段以及硬化階段的保水能力隨著SAE乳膠粉的摻入可顯著改善；SAE乳膠粉明顯提高了水泥砂漿的抗折和黏結(jié)抗拉強(qiáng)度，降低了其抗壓強(qiáng)度，從而改善了其柔韌性并提高了水泥砂漿-混凝土以及砂漿-EPS（發(fā)泡聚苯乙烯）板的界面區(qū)黏結(jié)抗拉強(qiáng)度。

王毓發(fā)等[7]研究了不同摻量苯丙乳液和聚乙烯醇（PVA）纖維單摻和復(fù)摻情況下對(duì)水泥砂漿各齡期力學(xué)性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)：加入苯丙乳液后水泥砂漿的抗折強(qiáng)度提高，其最佳摻量為12%；加入PVA纖維后，砂漿的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度均提高，且最佳摻量為1.6 kg/m3。苯丙乳液與PVA纖維復(fù)合摻加的效果優(yōu)于各自單獨(dú)摻加的效果，最佳摻量為1.6 kg/m3PVA+12%苯丙乳液。但過(guò)量的苯丙乳液和PVA纖維會(huì)增加砂漿的孔隙率，降低砂漿的強(qiáng)度。

3 油墨

3.1 墨粉

墨粉是激光打印機(jī)、靜電復(fù)印機(jī)等辦公設(shè)備耗材。其制備方法主要有物理熔融法和化學(xué)聚合法，相比于傳統(tǒng)的物理熔融法，化學(xué)聚合法在墨粉性能控制上更具優(yōu)勢(shì)[8]。韓福堂等[9]采用核殼乳液聚合的方法，以苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸為共聚單體，原位制備了聚合墨粉用含蠟苯丙復(fù)合乳液。研究發(fā)現(xiàn)：巴西棕櫚蠟的加入對(duì)聚合穩(wěn)定性影響不大；隨著其用量的增加，乳液粒徑、Zeta電位、聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）降低，而相對(duì)分子質(zhì)量增大。當(dāng)其用量為3%時(shí)，聚合物具有較適宜的Tg和相對(duì)分子質(zhì)量。

3.2 水性油墨

水性油墨是21世紀(jì)的新型綠色印刷材料，具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：黏度低，流動(dòng)性好；不使用有機(jī)溶劑，有利于環(huán)境保護(hù)[10]。王楊勇等[11]采用預(yù)乳化半連續(xù)乳液聚合方法，探討了乳化劑體系、引發(fā)劑、功能單體、相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑對(duì)乳液和膠膜性能的影響，對(duì)聚合工藝進(jìn)行了分析與優(yōu)化；然后通過(guò)自制樹(shù)脂乳液配制了水性油墨，并對(duì)樹(shù)脂、水、助劑含量及印刷工藝對(duì)油墨光澤度的影響進(jìn)行了初步考察。結(jié)果表明：在配制水性油墨過(guò)程中，乳液用量的增加有助于提高油墨的光澤度，而水用量的增加反而降低了光澤度；當(dāng)加入6.0%無(wú)水乙醇、3.0%D-806型蠟乳液、1.0%Glide482型流平劑時(shí)，水性油墨的光澤度達(dá)到最佳。李牧等[12]設(shè)計(jì)并合成了室溫自交聯(lián)核殼結(jié)構(gòu)的苯丙乳液，系統(tǒng)地研究了雙丙酮丙烯酰胺/己二酰肼交聯(lián)體系核殼乳液的性能及其影響因素，乳化劑類(lèi)型和用量、共聚單體的類(lèi)型和用量對(duì)乳液性能的影響，以及軟核硬殼結(jié)構(gòu)乳膠粒子的核殼比對(duì)其膠膜性能的影響。最終通過(guò)系統(tǒng)地優(yōu)化乳液聚合的配方與工藝，制備出具有優(yōu)良成膜性能和應(yīng)用性能的丙烯酸樹(shù)脂乳液。然后以該乳液作為連接料，通過(guò)配方研究和優(yōu)化，制備的水性油墨在多種塑料薄膜基材上均具有出色的附著力、耐水性、干燥速度、復(fù)溶性等性能，可滿足相關(guān)企業(yè)的實(shí)際使用要求。

4 建筑外墻涂料

外墻涂料是用于涂刷建筑外立墻面的，需要具有較好的耐水性和耐候性。國(guó)內(nèi)學(xué)者在這方面做了大量研究。

4.1 建筑玻璃涂料

現(xiàn)代建筑的外墻經(jīng)常用到大面積的玻璃，杜威等[13]為提高建筑玻璃的隔熱效果，將半連續(xù)滴加法合成的苯丙乳液與納米氧化錫銻（ATO）復(fù)合，制備了苯丙乳液/納米ATO隔熱涂料，研究了乳化劑和丙烯酸用量對(duì)涂膜附著力和吸水率的影響，測(cè)定了涂膜的透光率和隔熱效果。結(jié)果表明，乳化劑用量為1.5%，丙烯酸用量從1.5%增加到2.4%時(shí)，附著力由2級(jí)提高到1級(jí)，吸水率由11.4%升高到12.7%。納米ATO用量為7.0%時(shí)，對(duì)近紅外光的屏蔽率達(dá)66.3%，可見(jiàn)光透過(guò)率為70.5%，隔熱效果明顯。

4.2 有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合外墻涂料

吳銀萍[14]采用硅酸鉀與苯丙乳液制備有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合外墻涂料，主要解決硅酸鉀成膜后耐水性差、常溫硬而脆、低溫易龜裂、漆膜手感差的缺陷。當(dāng)硅酸鉀用量為20%、苯丙乳液為用量10%、鈦白粉用量為16%、重鈣用量為13%、滑石粉用量為6%、穩(wěn)定劑用量為1.1%時(shí)，可制備出耐水性好、不開(kāi)裂、儲(chǔ)存穩(wěn)定性?xún)?yōu)異的有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合外墻涂料。

汪徐春等[15]用石英砂尾礦取代部分二氧化鈦添加到苯丙乳液涂料中，期望提高涂料的耐堿性、耐候性等綜合性能和應(yīng)用價(jià)值，從而提高石英砂尾礦的附加值和資源利用率，減少環(huán)境污染，降低涂料的成本，拓展涂料的種類(lèi)及用途。研究結(jié)果表明：當(dāng)石英砂尾礦取代50%～70%二氧化鈦用量時(shí)，涂料的耐堿性、耐洗刷性、耐候性等性能相對(duì)較好；涂料的白度隨著尾礦的添加而減小，適于作外墻涂料。

5 涂料印花黏合劑

乳液型聚丙烯酸酯類(lèi)黏合劑是目前研究最多、應(yīng)用最普遍的一類(lèi)黏合劑,傳統(tǒng)的苯丙乳液作為涂料印花黏合劑普遍存在拉伸強(qiáng)度不足、附著力不夠、手感差等缺點(diǎn)，因此改性苯丙乳液的應(yīng)用更廣[16]。楊少艷等[17]以苯乙烯為硬單體、丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛酯為軟單體，采用無(wú)皂乳液聚合方法制得無(wú)皂苯丙乳液。結(jié)果表明，反應(yīng)型乳化劑和引發(fā)劑的用量均為0.8%、T-31交聯(lián)單體用量為1.9%時(shí)制備的乳液性能較好，且焙烘溫度較低，節(jié)能環(huán)保。李輝等[18]以過(guò)硫酸鈉為引發(fā)劑，苯乙烯和丙烯酸丁酯為核單體，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯、苯乙烯、丙烯酸為殼單體，采用種子乳液聚合法，制備了硬殼軟核型苯丙乳液，并對(duì)其進(jìn)行有機(jī)硅改性。當(dāng)核/殼單體質(zhì)量比為6∶4，丙烯酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，乙烯基硅油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～15%時(shí)，乳液的理化性能較好，耐熱性?xún)?yōu)于核/殼苯丙乳液，將其用于涂料印花，改善了堵網(wǎng)性，印花織物的干、濕摩擦牢度，皂洗牢度，手感及表觀得色量，可達(dá)到工業(yè)黏合劑的水平。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究人員對(duì)苯丙乳液不斷進(jìn)行改性，解決了其部分缺點(diǎn)，使其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。但國(guó)內(nèi)對(duì)于苯丙乳液性能的研究較多，而對(duì)其微觀粒子設(shè)計(jì)的研究較少。探究苯丙乳液微觀粒子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，對(duì)性能更優(yōu)、更環(huán)保的新型苯丙乳液的研發(fā)設(shè)計(jì)有重要的指導(dǎo)作用。希望在不久的將來(lái)，苯丙乳液能夠應(yīng)用于航天、能源、醫(yī)療等高新技術(shù)領(lǐng)域。

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The Application Progress of Styrene-Acrylic Emulsion in China

Lai Xiaolin

The domestic applications of modified styrene-acrylic emulsion in recent years are reviewed,including paper curing,construction material,printing ink and pigment printing binder.

Styrene-acrylic emulsion;Paper curing;Construction material;Ink;Binder for pigment printing

2017年3月

賴(lài)曉琳女1983年生碩士研究方向：高分子化學(xué)已發(fā)表論文4篇