基于图书馆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）通过的是苯乙烯、丙烯酸酯单体经乳液共聚得到的，其在耐水性、耐碱性、耐洗擦等方面有了一定的应用。通过反应性乳化剂、苯乙烯（ST）、甲基丙烯酸等进行了改性处理，实验采用种子滴加法得到共聚物乳液。实验结果表明：改性的苯丙乳液满足了技术要求，其耐水性能优越;随着引发剂用量的增加，单体的转化率上升，凝聚率上升;乳化剂用量为4.5%，聚合稳定性最好;在最佳配比2∶5时， 更能发挥两类乳化剂的协同效应。

关  键  词：苯丙乳液;耐水性;耐碱性;乳化剂

中图分类号：TQ 72       文獻标识码： A       文章编号： 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）通过的是苯乙烯、丙烯酸酯单体经乳液共聚得到的，其在耐水性、耐碱性、耐洗擦等方面有了一定的应用。然而苯丙乳液在抗老化、抗张强度等领域都表现了相对的缺陷，致使苯丙乳液发展缓慢[1-7]。目前苯丙乳液吸引了有机化学、纳米科学、生物分子等多领域学者对其进行改性研究，常见的改性材料有环氧树脂、蒙脱土、有机硅等。具有氟碳的化合物碳氟键的键能比较大，氟原子不仅可以和碳原子紧密结合，还能在碳架外层排列整齐紧密，能够实现阻止碳原子、碳链的暴露。上述特点使得碳氟化合物能够具备良好的耐腐蚀性、化学稳定性、抗氧化性等[8-12]。于是通过有机氟改性丙烯酸乳液，能够使得乳液的综合性能显著提高。比较代表性的研究有国内清华大学团队采用乳液聚合方法，通过聚丙烯酸酯实现乳液改性，改性后的乳液和基材的黏结性能表现优良，胶膜表面性能表现也较好，能够作为纺织、皮革制品的耐水耐油剂的基本材料[13-20]。此外，苯丙乳液在环保领域的改性应用也较为广泛，常见的主要用来研发降解室内有害气体（甲醛）、释放负离子等特定条件涂料，代表性工作有华师大团队的粉体、苯丙乳液复合物，实现了抗菌防霉、分解有害气体等健康环保型苯丙复合乳液，该团队制备的环保型苯丙复合乳液提高了附着力、降低起泡性等特性，解决了低分子乳化剂存在的问题[21-32]，上述改性不仅实现了粒子结构、形态改进，也完成了苯丙乳液性能优化。当前苯丙乳液优势主要体现在：水用车介质，价格低廉生产安全，胶乳粘度相对更低，易于搅拌传热、连续生产等;聚合速率相对较快，能够在温度比较低条件下进行聚合;可以用来生产直接使用、环保型产品[33-37]。同时目前研究改进的主要方向集中在：工艺改进，乳液改性需要进行凝聚、脱水、干燥等过程，成本增加显著;产品中存在乳化剂等杂质，去除清洁较难，对电性能影响较大。与此同时，苯丙乳液采用的聚合方法，应用的反应温度，乳化剂产品与用量等都对其性能影响明显。伴随着近年来新材料的研究深入，苯丙乳液高性价比的特点使其在工业领域又有了新的进展[38-40]。基于上述发展背景，以及对性能优异、环保高性能涂料的追求，课题组团队结合多年来工作背景，进行了改性处理，实验采用种子滴加法得到共聚物乳液。实验结果表明：改性的苯丙乳液满足了技术要求，其耐水性能优越;随着引发剂用量的增加，单体的转化率上升，凝聚率上升;乳化剂用量为4.5%，聚合稳定性最好;在最佳配比2∶5时，更能发挥两类乳化剂的协同效应。

1  实验部分

1.1  实验材料与应用设备

表1给出了本次实验的仪器情况与数量。表2则给出了本次实验的材料与级别情况，与此同时表3则给出实验当中苯丙乳液的技术目标。

1.2  实验过程与材料制备

本次实验通过种子滴加法得到共聚物乳液，图1给出了本次苯丙乳液的乳化机理。首先将材料依据表4情况完成预乳化，接着搅拌后观察乳液变化情况，最后进行过滤核对指标。

2  实验测试结果与改性条件分析

2.1  技术要求达标情况

改性苯丙乳液的质量标准依据的是技术要求满足程度，本次实验的改性的苯丙乳液的质量见表5所示，从表5结果可以看出，制备的乳液满足了技术要求，其耐水性能优越。

2.2  改性条件分析

2.2.1  引发剂含量对聚会左右分析

引发剂影响的实验结果见表6，图2、3 所示。结果可看成，随着引发剂不断提高，反應速度，转化率等都有提高。

2.2.2  乳化剂参数分析

引发剂影响的实验结果见表7，图4则进一步分析了乳化剂影响，表明本试验中，乳化剂用量应为4.5%，其聚合稳定性最好;在阴离子和非离子型乳化剂之间存在一个最佳配比，在最佳配比时，更能发挥两类乳化剂的协同效应，本试验确定两者之间的最佳配比为2∶5。

3  结 语

文中通过反应性乳化剂、苯乙烯（ST）、甲基丙烯酸等进行了改性处理，实验采用种子滴加法得到共聚物乳液。实验结果表明：

（1）改性的苯丙乳液满足了技术要求，其耐水性能优越;

（2）随着引发剂用量的增加，单体的转化率上升，凝聚率上升;

（3）乳化剂用量为4.5 %，聚合稳定性最好;在最佳配比2∶5时，更能发挥两类乳化剂的协同效应。

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