我国苯丙乳液的应用进展

赖晓琳

漳州卫生职业学院（福建漳州 363000）

综述

我国苯丙乳液的应用进展

赖晓琳

漳州卫生职业学院（福建漳州 363000）

概述了近年来国内学者将改性苯丙乳液应用于纸处理、建筑材料、油墨、涂料印花黏合剂等方面的进展。

苯丙乳液 纸处理 建筑材料 油墨 涂料印花黏合剂

中国分类号 TK437

作为当前具有重要工业应用价值的十大非交联型乳液之一的苯丙乳液，是由软单体丙烯酸酯和硬单体苯乙烯共聚而成的。硬单体赋予其一定的硬度和耐磨性，软单体赋予其一定的弹性和耐久性。由于苯丙乳液良好的附着力、耐水性、耐候性等，广泛用于涂料、造纸、胶黏剂等领域。近年来，国内学者通过引入功能性单体制备出性能更加优异的改性苯丙乳液，或将苯丙乳液与其他功能性材料混合，使其性能得到提升，进一步拓宽了应用领域。

1 纸处理

1.1 纸质文物

中国是造纸术的发源地，迄今为止已有近两千年的历史。纸张作为一种文化载体，承载了人类的思想、智慧、历史和创造，担负着为国家民族传承文明与凝聚精神的使命[1]。但是由于霉菌、虫蛀、空气的氧化、尘埃的黏附等原因，使得纸张的保存寿命大大缩短，影响了纸质文物的历史价值。因此，纸质文物的保护工作刻不容缓。乔来聪等[2]以聚乙烯醇为打底液、丙烯酸丁酯为软单体、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯为硬单体、过硫酸铵为引发剂、十二烷基磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚为乳化剂，合成了纸质文物保护用苯丙乳液施胶剂,经质量分数为5%的苯丙乳液处理并在50℃条件下干燥的纸样，其机械性能大幅提升，且外观保持原貌。将处理后的纸样放入105℃的环境中进行老化，并测试其物理性能，结果表明：苯丙乳液自身显示出良好的抗老化性能，且能够大幅提高纸张的抗老化性能。红外表征显示，老化处理后，苯丙乳液薄膜的化学结构没有发生变化，说明其具有良好的化学稳定性。

1.2 汽车滤纸

苯丙乳液作为汽车滤纸的浸渍树脂应用广泛，但对汽车滤纸强度和耐水性等影响较大，因此对其改性的研究也在不断进行[3]。吕晓慧等[4]以苯乙烯和丙烯酸酯为主要单体，引入E-20、E-44两种环氧树脂，采用预乳化半连续乳液聚合法制备改性苯丙乳液，对改性苯丙乳液性能及其应用于汽车滤纸浸渍的效果进行检测分析。结果表明，所得滤纸的挺度、耐破度、耐水性能都得到提高，透气度、孔径与未改性乳液持平或略微下降。环氧树脂的用量在1%～3%范围内，E-20改性苯丙乳液浸汽车滤纸强度和耐水性能明显优于使用E-44改性乳液。

2 水泥砂浆

水泥砂浆是由水泥、砂和适量的水混合而成的，是建筑工程中不可缺少的材料。由于传统的水泥砂浆存在抗水性和柔韧性不足的问题，刘广烽等[5]将苯丙乳液与硫铝酸盐水泥复合，制备了聚合物硫铝酸盐水泥，研究发现：乳化剂掺量为3%、聚灰比为7.5%时，水泥砂浆的抗渗性最优。王培铭等[6]研究了苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物乳胶粉（SAE乳胶粉）改性水泥砂浆的减水性、引气性、保水性、力学强度等物理性能。研究表明：SAE乳胶粉具有一定的减水作用，在同一流动度下，水泥砂浆用水量随SAE乳胶粉掺量的增加而降低；SAE乳胶粉的掺入可在新拌水泥砂浆中引入9.8%～13.0%的含气量；水泥砂浆在新拌阶段以及硬化阶段的保水能力随着SAE乳胶粉的掺入可显著改善；SAE乳胶粉明显提高了水泥砂浆的抗折和黏结抗拉强度，降低了其抗压强度，从而改善了其柔韧性并提高了水泥砂浆-混凝土以及砂浆-EPS（发泡聚苯乙烯）板的界面区黏结抗拉强度。

王毓发等[7]研究了不同掺量苯丙乳液和聚乙烯醇（PVA）纤维单掺和复掺情况下对水泥砂浆各龄期力学性能的影响，研究发现：加入苯丙乳液后水泥砂浆的抗折强度提高，其最佳掺量为12%；加入PVA纤维后，砂浆的抗折强度、抗压强度均提高，且最佳掺量为1.6 kg/m3。苯丙乳液与PVA纤维复合掺加的效果优于各自单独掺加的效果，最佳掺量为1.6 kg/m3PVA+12%苯丙乳液。但过量的苯丙乳液和PVA纤维会增加砂浆的孔隙率，降低砂浆的强度。

3 油墨

3.1 墨粉

墨粉是激光打印机、静电复印机等办公设备耗材。其制备方法主要有物理熔融法和化学聚合法，相比于传统的物理熔融法，化学聚合法在墨粉性能控制上更具优势[8]。韩福堂等[9]采用核壳乳液聚合的方法，以苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸为共聚单体，原位制备了聚合墨粉用含蜡苯丙复合乳液。研究发现：巴西棕榈蜡的加入对聚合稳定性影响不大；随着其用量的增加，乳液粒径、Zeta电位、聚合物玻璃化转变温度（Tg）降低，而相对分子质量增大。当其用量为3%时，聚合物具有较适宜的Tg和相对分子质量。

3.2 水性油墨

水性油墨是21世纪的新型绿色印刷材料，具有两个显著特点：黏度低，流动性好；不使用有机溶剂，有利于环境保护[10]。王杨勇等[11]采用预乳化半连续乳液聚合方法，探讨了乳化剂体系、引发剂、功能单体、相对分子质量调节剂对乳液和胶膜性能的影响，对聚合工艺进行了分析与优化；然后通过自制树脂乳液配制了水性油墨，并对树脂、水、助剂含量及印刷工艺对油墨光泽度的影响进行了初步考察。结果表明：在配制水性油墨过程中，乳液用量的增加有助于提高油墨的光泽度，而水用量的增加反而降低了光泽度；当加入6.0%无水乙醇、3.0%D-806型蜡乳液、1.0%Glide482型流平剂时，水性油墨的光泽度达到最佳。李牧等[12]设计并合成了室温自交联核壳结构的苯丙乳液，系统地研究了双丙酮丙烯酰胺/己二酰肼交联体系核壳乳液的性能及其影响因素，乳化剂类型和用量、共聚单体的类型和用量对乳液性能的影响，以及软核硬壳结构乳胶粒子的核壳比对其胶膜性能的影响。最终通过系统地优化乳液聚合的配方与工艺，制备出具有优良成膜性能和应用性能的丙烯酸树脂乳液。然后以该乳液作为连接料，通过配方研究和优化，制备的水性油墨在多种塑料薄膜基材上均具有出色的附着力、耐水性、干燥速度、复溶性等性能，可满足相关企业的实际使用要求。

4 建筑外墙涂料

外墙涂料是用于涂刷建筑外立墙面的，需要具有较好的耐水性和耐候性。国内学者在这方面做了大量研究。

4.1 建筑玻璃涂料

现代建筑的外墙经常用到大面积的玻璃，杜威等[13]为提高建筑玻璃的隔热效果，将半连续滴加法合成的苯丙乳液与纳米氧化锡锑（ATO）复合，制备了苯丙乳液/纳米ATO隔热涂料，研究了乳化剂和丙烯酸用量对涂膜附着力和吸水率的影响，测定了涂膜的透光率和隔热效果。结果表明，乳化剂用量为1.5%，丙烯酸用量从1.5%增加到2.4%时，附着力由2级提高到1级，吸水率由11.4%升高到12.7%。纳米ATO用量为7.0%时，对近红外光的屏蔽率达66.3%，可见光透过率为70.5%，隔热效果明显。

4.2 有机/无机复合外墙涂料

吴银萍[14]采用硅酸钾与苯丙乳液制备有机/无机复合外墙涂料，主要解决硅酸钾成膜后耐水性差、常温硬而脆、低温易龟裂、漆膜手感差的缺陷。当硅酸钾用量为20%、苯丙乳液为用量10%、钛白粉用量为16%、重钙用量为13%、滑石粉用量为6%、稳定剂用量为1.1%时，可制备出耐水性好、不开裂、储存稳定性优异的有机/无机复合外墙涂料。

汪徐春等[15]用石英砂尾矿取代部分二氧化钛添加到苯丙乳液涂料中，期望提高涂料的耐碱性、耐候性等综合性能和应用价值，从而提高石英砂尾矿的附加值和资源利用率，减少环境污染，降低涂料的成本，拓展涂料的种类及用途。研究结果表明：当石英砂尾矿取代50%～70%二氧化钛用量时，涂料的耐碱性、耐洗刷性、耐候性等性能相对较好；涂料的白度随着尾矿的添加而减小，适于作外墙涂料。

5 涂料印花黏合剂

乳液型聚丙烯酸酯类黏合剂是目前研究最多、应用最普遍的一类黏合剂,传统的苯丙乳液作为涂料印花黏合剂普遍存在拉伸强度不足、附着力不够、手感差等缺点，因此改性苯丙乳液的应用更广[16]。杨少艳等[17]以苯乙烯为硬单体、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯为软单体，采用无皂乳液聚合方法制得无皂苯丙乳液。结果表明，反应型乳化剂和引发剂的用量均为0.8%、T-31交联单体用量为1.9%时制备的乳液性能较好，且焙烘温度较低，节能环保。李辉等[18]以过硫酸钠为引发剂，苯乙烯和丙烯酸丁酯为核单体，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、苯乙烯、丙烯酸为壳单体，采用种子乳液聚合法，制备了硬壳软核型苯丙乳液，并对其进行有机硅改性。当核/壳单体质量比为6∶4，丙烯酸质量分数为2.5%，乙烯基硅油质量分数为10%～15%时，乳液的理化性能较好，耐热性优于核/壳苯丙乳液，将其用于涂料印花，改善了堵网性，印花织物的干、湿摩擦牢度，皂洗牢度，手感及表观得色量，可达到工业黏合剂的水平。

6 结语

随着科学技术的发展，研究人员对苯丙乳液不断进行改性，解决了其部分缺点，使其应用领域更加广泛。但国内对于苯丙乳液性能的研究较多，而对其微观粒子设计的研究较少。探究苯丙乳液微观粒子结构与性能的关系，对性能更优、更环保的新型苯丙乳液的研发设计有重要的指导作用。希望在不久的将来，苯丙乳液能够应用于航天、能源、医疗等高新技术领域。

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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

赖晓琳女1983年生硕士研究方向：高分子化学已发表论文4篇