基于圖書館背景的苯丙乳液改性研究

郭文妍

摘 ?????要：苯丙乳液（苯乙烯-丙烯酸酯乳液）通過(guò)的是苯乙烯、丙烯酸酯單體經(jīng)乳液共聚得到的，其在耐水性、耐堿性、耐洗擦等方面有了一定的應(yīng)用。通過(guò)反應(yīng)性乳化劑、苯乙烯（ST）、甲基丙烯酸等進(jìn)行了改性處理，實(shí)驗(yàn)采用種子滴加法得到共聚物乳液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改性的苯丙乳液滿足了技術(shù)要求，其耐水性能優(yōu)越;隨著引發(fā)劑用量的增加，單體的轉(zhuǎn)化率上升，凝聚率上升;乳化劑用量為4.5%，聚合穩(wěn)定性最好;在最佳配比2∶5時(shí)， 更能發(fā)揮兩類乳化劑的協(xié)同效應(yīng)。

關(guān) ?鍵 ?詞：苯丙乳液;耐水性;耐堿性;乳化劑

中圖分類號(hào)：TQ 72 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）01-0067-04

Abstract： Styrene acrylic emulsion is always prepared by the emulsion copolymerization of styrene and acrylate monomer. Because of good water resistance， alkali resistance and scrub resistance， it has a certain application value. In this paper， the copolymer emulsion was obtained by the modification with reactive emulsifier， styrene （ST） and methacrylate. The experimental results showed that the modified styrene acrylic emulsion met the technical requirements and had superior water resistance. With the increase of the initiator dosage， the conversion rate of monomer increased and the condensation rate increased. When the dosage of emulsifier was 4.5%， the polymerization stability was the best. The synergistic effect of two types of emulsifiers was enhanced when the optimum ratio was 2.5.

Key words：Styrene acrylic emulsion; Water resistance; Alkali resistance; Emulsifier

苯丙乳液（苯乙烯-丙烯酸酯乳液）通過(guò)的是苯乙烯、丙烯酸酯單體經(jīng)乳液共聚得到的，其在耐水性、耐堿性、耐洗擦等方面有了一定的應(yīng)用。然而苯丙乳液在抗老化、抗張強(qiáng)度等領(lǐng)域都表現(xiàn)了相對(duì)的缺陷，致使苯丙乳液發(fā)展緩慢[1-7]。目前苯丙乳液吸引了有機(jī)化學(xué)、納米科學(xué)、生物分子等多領(lǐng)域?qū)W者對(duì)其進(jìn)行改性研究，常見(jiàn)的改性材料有環(huán)氧樹脂、蒙脫土、有機(jī)硅等。具有氟碳的化合物碳氟鍵的鍵能比較大，氟原子不僅可以和碳原子緊密結(jié)合，還能在碳架外層排列整齊緊密，能夠?qū)崿F(xiàn)阻止碳原子、碳鏈的暴露。上述特點(diǎn)使得碳氟化合物能夠具備良好的耐腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性等[8-12]。于是通過(guò)有機(jī)氟改性丙烯酸乳液，能夠使得乳液的綜合性能顯著提高。比較代表性的研究有國(guó)內(nèi)清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)采用乳液聚合方法，通過(guò)聚丙烯酸酯實(shí)現(xiàn)乳液改性，改性后的乳液和基材的黏結(jié)性能表現(xiàn)優(yōu)良，膠膜表面性能表現(xiàn)也較好，能夠作為紡織、皮革制品的耐水耐油劑的基本材料[13-20]。此外，苯丙乳液在環(huán)保領(lǐng)域的改性應(yīng)用也較為廣泛，常見(jiàn)的主要用來(lái)研發(fā)降解室內(nèi)有害氣體（甲醛）、釋放負(fù)離子等特定條件涂料，代表性工作有華師大團(tuán)隊(duì)的粉體、苯丙乳液復(fù)合物，實(shí)現(xiàn)了抗菌防霉、分解有害氣體等健康環(huán)保型苯丙復(fù)合乳液，該團(tuán)隊(duì)制備的環(huán)保型苯丙復(fù)合乳液提高了附著力、降低起泡性等特性，解決了低分子乳化劑存在的問(wèn)題[21-32]，上述改性不僅實(shí)現(xiàn)了粒子結(jié)構(gòu)、形態(tài)改進(jìn)，也完成了苯丙乳液性能優(yōu)化。當(dāng)前苯丙乳液優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：水用車介質(zhì)，價(jià)格低廉生產(chǎn)安全，膠乳粘度相對(duì)更低，易于攪拌傳熱、連續(xù)生產(chǎn)等;聚合速率相對(duì)較快，能夠在溫度比較低條件下進(jìn)行聚合;可以用來(lái)生產(chǎn)直接使用、環(huán)保型產(chǎn)品[33-37]。同時(shí)目前研究改進(jìn)的主要方向集中在：工藝改進(jìn)，乳液改性需要進(jìn)行凝聚、脫水、干燥等過(guò)程，成本增加顯著;產(chǎn)品中存在乳化劑等雜質(zhì)，去除清潔較難，對(duì)電性能影響較大。與此同時(shí)，苯丙乳液采用的聚合方法，應(yīng)用的反應(yīng)溫度，乳化劑產(chǎn)品與用量等都對(duì)其性能影響明顯。伴隨著近年來(lái)新材料的研究深入，苯丙乳液高性價(jià)比的特點(diǎn)使其在工業(yè)領(lǐng)域又有了新的進(jìn)展[38-40]。基于上述發(fā)展背景，以及對(duì)性能優(yōu)異、環(huán)保高性能涂料的追求，課題組團(tuán)隊(duì)結(jié)合多年來(lái)工作背景，進(jìn)行了改性處理，實(shí)驗(yàn)采用種子滴加法得到共聚物乳液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改性的苯丙乳液滿足了技術(shù)要求，其耐水性能優(yōu)越;隨著引發(fā)劑用量的增加，單體的轉(zhuǎn)化率上升，凝聚率上升;乳化劑用量為4.5%，聚合穩(wěn)定性最好;在最佳配比2∶5時(shí)，更能發(fā)揮兩類乳化劑的協(xié)同效應(yīng)。

1 ?實(shí)驗(yàn)部分

1.1 ?實(shí)驗(yàn)材料與應(yīng)用設(shè)備

表1給出了本次實(shí)驗(yàn)的儀器情況與數(shù)量。表2則給出了本次實(shí)驗(yàn)的材料與級(jí)別情況，與此同時(shí)表3則給出實(shí)驗(yàn)當(dāng)中苯丙乳液的技術(shù)目標(biāo)。

1.2 ?實(shí)驗(yàn)過(guò)程與材料制備

本次實(shí)驗(yàn)通過(guò)種子滴加法得到共聚物乳液，圖1給出了本次苯丙乳液的乳化機(jī)理。首先將材料依據(jù)表4情況完成預(yù)乳化，接著攪拌后觀察乳液變化情況，最后進(jìn)行過(guò)濾核對(duì)指標(biāo)。

2 ?實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與改性條件分析

2.1 ?技術(shù)要求達(dá)標(biāo)情況

改性苯丙乳液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的是技術(shù)要求滿足程度，本次實(shí)驗(yàn)的改性的苯丙乳液的質(zhì)量見(jiàn)表5所示，從表5結(jié)果可以看出，制備的乳液滿足了技術(shù)要求，其耐水性能優(yōu)越。

2.2 ?改性條件分析

2.2.1 ?引發(fā)劑含量對(duì)聚會(huì)左右分析

引發(fā)劑影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，圖2、3 所示。結(jié)果可看成，隨著引發(fā)劑不斷提高，反應(yīng)速度，轉(zhuǎn)化率等都有提高。

2.2.2 ?乳化劑參數(shù)分析

引發(fā)劑影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7，圖4則進(jìn)一步分析了乳化劑影響，表明本試驗(yàn)中，乳化劑用量應(yīng)為4.5%，其聚合穩(wěn)定性最好;在陰離子和非離子型乳化劑之間存在一個(gè)最佳配比，在最佳配比時(shí)，更能發(fā)揮兩類乳化劑的協(xié)同效應(yīng)，本試驗(yàn)確定兩者之間的最佳配比為2∶5。

3 ?結(jié) 語(yǔ)

文中通過(guò)反應(yīng)性乳化劑、苯乙烯（ST）、甲基丙烯酸等進(jìn)行了改性處理，實(shí)驗(yàn)采用種子滴加法得到共聚物乳液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）改性的苯丙乳液滿足了技術(shù)要求，其耐水性能優(yōu)越;

（2）隨著引發(fā)劑用量的增加，單體的轉(zhuǎn)化率上升，凝聚率上升;

（3）乳化劑用量為4.5 %，聚合穩(wěn)定性最好;在最佳配比2∶5時(shí)，更能發(fā)揮兩類乳化劑的協(xié)同效應(yīng)。

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