乳化剂对丙烯酸乳液性能的影响

霍堂英

摘 要：市场销售的活性乳化剂的基本单体，包括丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯：通过无乳液，无预乳化半连续聚合，颗粒度分析制作马来酸类型的反应性乳化剂，然后用NIR，SEM，纳米激光粒度仪等对乳液进行合成从而确定乳液的硬度结构和性质，并测试膜的特性的量以研究单体的转化率和乳液的稳定性。与由十二烷基硫酸盐（SDS）丙烯酸乳液作为乳化剂制备的胶乳膜相比，胶乳颗粒分布的粘度，尺寸和效果以及胶乳膜的耐水性，硬度和粘附性都比较好。结果表明，无皂乳液的胶乳粒径大于具有最复杂乳液膜性能的常规乳液。

关键词：乳化剂；丙烯酸乳液；性能；影响

常规乳化剂通过物理方式结合到胶乳颗粒的表面上，并且是符合由外部环境影响迁移分析的主题，例如膜稳定性，膜强度，耐化学性和反应速度，还有产品的稳定性。反应性乳化剂与聚合物化学结合，克服了传统乳化剂的缺点，并且在过去几年中具有很大的热点。

1实验部分

1.1原料

丙烯酸丁酯（BA），甲基丙烯酸甲酯（MMA），丙烯酸羟丙酯（HPA），上海佳美精密化工有限公司；以及硫酸钾（KI，S）NaHCO3（），马来酸酐，无水乙酸钠，十二烷基硫酸钠（SDS），用于分析评价国药化学试剂有限公司；十二烷醇-9-乙氧基化物（AE（）_ 9，工业级），海安县国家化工有限公司。

1.2马来酸类反应性乳化剂的制备

分别在三个烧瓶中加入29.059十二烷氧基乙基醚-9-（AE）（9）4.909 0.349马来酸酐，无水乙酸钠，加热至60℃，然后将三种试剂完全混合，然后将温度升至80℃，搅拌几个小时后将温度降至60℃并缓慢滴加5%氢氧化钠溶液直至系统的pH达到6。

1.3丙烯酸酯乳液的制备

将4，059 MMA，4，959 BA，O.089 KPS，O.089 NaHC（）H 359，水和适量的乳化劑混合一下，再将18，000 rpm搅拌1分钟后均质化5分钟得到乳液乳液前体，为了将速度控制在3rpm，放置四个沙丘烧瓶并通过将温度调节至82℃而使其均匀沉淀，直至乳液变为蓝色，此外，将预乳液（22.959MMA，28.059BA，0.249hPa，水（459）和适量的乳化剂，乳化条件跟前面一样）以均匀的速度滴入蓝色乳液中，在3小时后降低速度至280REV / min，并且反应2小时。然后将其在8℃的条件下加热数小时，将搅拌速度调节至250rpm并保持1小时。将混合物冷却至常温，得到丙烯酸酯乳液。将胶乳薄膜产生的丙烯酸乳液在马口铁板上用玻璃和150μm长的涂膜器涂匀，然后在相对湿度下干燥25小时，得到乳胶膜。

1.4测试与表征

通过质量检测法测定单体和凝胶分数的转化率。显示起始材料的总质量，WZ物质的挥发性组分的质量，s是固体含量，w用显示添加单体的总质量。下一个：% - [（w，x s-w ：） /w]*100%是其转换率。凝胶分数：用乳液，反应器壁和搅拌器收集聚集体，混合并使其干燥恒重（M）。所以凝胶比例%-M /恒重×100%化学稳定性：在乳液中加入1%CaCl2溶液4：1（质量比）（7），观察光束或凝胶48小时后是否已经形成。混合使用Dv II +旋转粘度计（Bolly Fly Company，USA）但必须保证其温度为25℃。T∈G∈460红外光谱仪（Nikoli）测定乳液粘度（测定胶乳颗粒的大小和分布）用于监测SU-PRA 55场发射扫描电子显微镜（Zeiss Zhesi）胶乳颗粒的形态，测量聚合物的红外光谱。 HARKBsPCA（北京HAKO仪器测试有限公司），测量水乳胶膜的接触角；测量吸收率，附着力，涂层铅笔硬度，分别用标准HG / T3344-2012，GB / T17201979和B / T 6739-2006测量。

2结果与讨论

2.1红外光谱分析

由特别生产的反应性乳化剂，用SDS制备的乳化剂和不含皂组分的乳液制成的乳液的红外光谱用乳化剂制备。 1734cm在反应性乳化剂谱中表示为C—（）伸缩振动，（159）cm是C—L，伸缩振动峰，两者显示反应性乳化剂成功合成。现有的无皂乳液在相同波长下显示出特有的吸收峰。 OH 29j8cml是相反的伸缩振动1734cml处是C-（）的来回振动，但1，451 cm-1-CH：是弯曲振动； 1239 cm_1-C-（）_ C-来回振动，振动为1167 cm_1-是骨架振动，以上几点说明了在拉伸振动峰值时可以更完全聚合。

2.2乳化剂对单体转化率的影响

乳化剂的使用量对单体转化率的影响：随着乳化剂的使用量的增加，单体的转化率首先增加然后再减少，这是因为增加乳化剂的量可以促进单体从电荷中分散并增加单体的转化率。然而，过量的乳化剂会诱导氯化以使聚合体系不稳定并降低单体转化程度。由反应性乳化剂产生的没有皂的乳液的转化率略高于常规乳液。当反应性乳化剂的量为4.5%时，单体转化率可达到96%。

2.3乳化剂对乳胶粒粒径及其分布的影响

粒度乳化剂，乳胶颗粒分布的影响：胶乳乳液的正常粒径（83.97至99.87）小于无皂乳液（133.5-159.1nm）。在不含皂的乳液体系中，胶乳颗粒的尺寸首先随乳化剂的量增加而增加，待增加到一定程度时开始降低。这是因为随着反应性乳化剂的量增加，聚合体系中初始胶乳颗粒的数量增加，并且胶乳颗粒的尺寸相应地减小。当乳化剂的量达到一定水平时，均聚的可能性增加。胶乳的粒度分布以单分散的形式给出。当乳化剂的量为3.0%至4.5%，乳化剂的量为5%至5.j%时，通过上述反应性乳化剂获得的胶乳颗粒的PDI低于SDS，最后一个PDI小于第一个PDL。因此，如果乳化剂的量在一定范围内，则通过反应性乳化剂获得的乳液胶乳颗粒更加分散。以胶乳颗粒的Si形式获得的常规乳液胶乳颗粒的SEM图像显示无皂胶乳乳液颗粒具有均匀的尺寸和规则的球形结构。常规的胶乳颗粒尺寸一般不均匀，而且形状不同，通常会有一些颗粒相互粘连。

2.4乳化剂对乳液稳定性的影响

聚合稳定性可以由聚合反应后得到的凝胶分数表示，凝胶分数越小，聚合稳定性也就越好。如表1显示的常规乳液的聚合稳定性大于无皂乳液的聚合稳定性。反应乳化剂的数量是一个重要的影响因素。当其为1%时，凝胶含量最低，聚合稳定性最佳。关于乳液的化学稳定性，无皂乳液的化学稳定性随着反应性乳化剂的量增加而增加。当反应性乳化剂的量为4.5%或更多时，添加（，acl！）乳液也不会发生变化，因为它具有良好的化学稳定性。加入CaLII后！在常规乳液中，凝胶迅速变成凝胶，其化学稳定性明显高于无皂乳液。它可以与乳化剂和乳胶颗粒配合使用。结合形式基于反应性乳化剂化学键合到胶乳颗粒表面。 但是SI）却是通过物理的方式吸附在胶乳颗粒的表面上。CaCl：加进去后转移乳化剂，结果往往会使乳液的稳定性降低。

2.5乳化剂对乳液粘度的影响

乳化剂用量对乳液粘度的影响。随着乳化剂的量的增加，无皂乳液的粘度首先会增加然后会降低但最终又会增加，对应胶乳粒径的趋势。这是因为当乳液的固体含量相同时，胶乳颗粒的尺寸较小。胶乳颗粒的数量越大，胶乳颗粒之间的平均距离越小，这增加了兩个颗粒落入彼此吸附区域的可能性，使得颗粒位移困难并且使其粘度又增加一个度。无皂乳液（16.1～20.2mPa.s）的粘度低于常规乳液的粘度（25.o～30.7mPa.s）。这是因为反应性乳化剂化学键合到胶乳颗粒的表面上，产生的乳胶颗粒的大小不同。大的胶乳颗粒在不均匀的尺寸和不光滑的胶乳颗粒中是有空隙的，这导致了足够量的吸水性和少量的粘度的产生。

2.6乳化剂对乳胶膜耐水性的影响

胶乳膜的耐水性可以通过膜与水之间的接触角和膜的吸收率来表示。膜和水之间的接触角反映了膜在膜表面上的润湿程度。角度越大，膜的疏水性越好。没有肥皂或水的乳剂薄膜的接触角为18°。到70处，乳化剂与乳化剂的量之间的变化减小，然后在其增加之后又随之增加。常规乳液膜与水之间的接触角为10°。随着乳化剂的量增加，接触角会随之降低，小于不含两种皂的乳液。结果，作为反应性乳化剂生产的无皂乳液膜比普通乳液更疏水。没有相同皂的乳剂膜（53.8-94%）的吸收率低于常规乳剂（115-163%）。这是因为反应性乳化剂化学键合到胶乳颗粒的表面，并且除了长疏水性碳链结构之外，还使用反应性马来酸化乳化剂为反应物。因此，作为反应性乳化剂产生的乳液可以改善薄膜的耐水性。

2.7乳化剂对乳胶膜硬度及附着力的影响

随着反应性乳化剂的量的增加，膜的硬度会随之增加。当乳化剂的量为3时或当乳化剂为5时，其硬度为2H或3H，0%到5.5%。膜的附着力几乎不受乳化剂量的影响。当乳化剂的量为3时，其粘附度0%到2%之间。用SDS作为乳化剂的油浑浊膜，具有最高硬度B和合并7级。可以看出，作为反应性乳化剂生产的乳化剂膜的硬度和粘附性明显优于常规乳液。

3结论

采用商业反应乳化剂马来酸半连续乳液聚合法可以合成无皂丙烯酸酯乳液，这种方法研究了乳化剂乳液的功效和涂层性能。该研究表明，反应性乳化剂的使用以及乳液的化学稳定性显着改善了SI涂层的耐水性，硬度和粘性。反应性乳化剂占总单体的4.5%，单体转化率在乳液中最高。由于其颗粒很小，所以其乳液和涂层的组合性能是最佳的。

参考文献：

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