引发剂用量对丙烯酸树脂乳液及涂膜性能的影响

WANG Yan-jiao, QIANG Xi-huai*, ZHANG Hui (Shaanxi University of Science and Technology, Resources and Environment Department Xi'an,
Xi'an 710021, China ) Abstract: With particle size, monomer conversion, gel rate，film bibulous rate and tensile strength as the index, the effects of dosage of initiator on acrylic resin emulsion and the performance of the film were studied. The results show that the particle size reached the min level when the dosage of initiator was 0.5% and stabilized gradually after the dosage, and the gel rate was lowest at this point. The bibulous rate reached the maximum when the dosage was 0.6%, the impact of dosage to film elongation is not obvious, and the mechanical strength tends to stabilize when the dosage of initiator exceeding 0.3% . It is appropriate that the dosage of initiator is about 0.5%. Key words: initiator; acrylic resins; emulsion; film; performance testing
引发剂占单体质量 / % 图 3 引发剂用量与单体转化率的关系
成乳胶粒。随着后续引 发剂的加入，先前生成 的乳胶粒内继续发生聚
用量从 0.2%~0.3%的增加，单体 转化率升高，从 0.3%开始变化趋 于平缓。这是由于开始当引发剂
合反应，乳胶粒直径增 用量过少时，活性中心数少，即
大，另一部分胶束因新 乳胶粒少，水相中的低聚物来不
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材料应用
西部皮革
第 33 卷
乳液粒径 / nm
引发剂占单体量 / %
图 2 正常情况（左）与暴聚的情况（右）对比
图 1 引发剂用量与乳液粒径的关系
如图 1 所示，在相同的 阶段补充大量的引发剂，由于大
反应条件下，乳液粒径 部分胶束还没被引发，聚合反应
随 引 发 剂 的 浓 度 增 大 ， 仍不能正常进行，要么聚合速率
33 卷第 22 期 2011 年 11 月
西部皮革 WE西ST部LE皮AT革HER
Vol.33 No.22 No第v.203131卷
引发剂用量对丙烯酸树脂乳液及
涂膜性能的影响
王艳姣，强西怀 *，张辉
（陕西科技大学资源与环境学院，陕西 西安 710021）
摘 要：以粒径、单体转化率、凝胶率及涂膜的吸水率和抗张强度为考察指标，实验研究了引发剂用量对
程来说，要求引发剂溶于水相， 而 对 于 反 向 来 说 ，则 要 求 引 发 剂 溶 于 油 相 [1]。 常 规 的 的 乳 液 聚 合 为 正 向 体 系 ，一 般 都 是 采 用 水 溶 性引发 剂，如 过 硫 酸 铵（APS）和 过硫酸钾等。本文以聚合过程的 单 体 转 化 率 和 凝 胶 率 、树 脂 乳 液 粒径以及涂膜的吸水率和抗张 强 度 为 考 察 指 标 ，实 验 研 究 了 引
关键词：引发剂；丙烯酸树脂；乳液；涂膜；性能测试
中图分类号：TS 54；TS 563.3
文献标识码：A
文章编号：1671-1602（2011）22-0010-04
Effect of Dosage of Initiator on Acrylic Resin Emulsion and the Performance of the Film
将制备的丙烯酸树脂乳液涂 覆 在 聚 四 氟 乙 烯 模 板 上 ，在 干 燥 后 能 揭 下 涂 膜 的 前 提 下 ，涂 膜 尽
可 能 薄 。 室 温 干 燥 后 ，揭 下 涂 膜 用于测试。 1.4 乳液及涂膜性能的测试
在实验中，我们分别选用占 单体量 0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、 0.6%、0.7%、0.8%的 APS 用量进 行测试。测试方法如下。 1.4.1 乳液粒径
生更多的乳胶粒，从而 管单体转化率仍不断提高，但增
引发剂占单体质量 / % 图 4 引发剂用量与凝胶率的关系
获得粒径小、直径分布 均匀的乳液；当浓度达 到一定值，由于乳化剂
加的幅度已不大。 2.1.3 引发剂对凝胶率的影响
如图 4 所示，体系的凝胶率
3000 万能拉力机 测 定 涂 膜 的 抗 张强度和断裂伸长率。



残 基 数 量 增 大 ，乳 最 小 值 ，并 趋 于 平 稳 ；而 聚 合 过



液 的 酸 性 增 强 ，成 程的凝胶率在引发剂用量 0.5%

!
将乳液按一定比例稀释后， 通 过 Zetasizer Nano ZEN3500 型 激光粒径仪测定。 1.4.2 单体转化率
本实验采用溴值法来测定乳 液 的 单 体 转 化 率 （单 体 转 化 率 =100%- 溴值）。
称取 0.4~0.6 g 试样（准确到 0.0002 g）于已装有 5%十二烷基 硫酸钠溶液 60 mL 的 250 mL 具 塞 磨 口 三 角 瓶 中 ，摇 匀 ，用 吸 液 管加入 0.01 mol/L 溴酸钾 - 溴化 钾溶液 25 mL，沿瓶壁慢慢加入 1∶1 盐酸溶液 10 mL，将瓶塞塞 紧，摇匀，加碘化钾溶液封口。放 置暗处 30min，加 10%碘化钾溶 液 l0 mL，立即用 0.05 mol/L 硫代 硫 酸 钠 溶 液 滴 定 ，将 近 终 点 时 再 加入淀粉指示剂 2 mL，然后继续 滴定至蓝色完全消失为终点。同 时做一空白试验。体系中残单的 总含量由下式计算的溴值表示：
本实验采用称量法测定。待
聚合反应结束后，用 800 目纱布
过滤，过滤所得的凝聚物放在 80
℃烘箱中烘 2 h，称量。其结果按
以下公式计算：
A= m2 ×100% m0
A — ——涂膜的凝胶率（%）
m0 — ——反 应 产 物 的 总 质 量 （g）
m1 — ——凝 胶 烘 干 后 的 质 量 （g）
2.1.1 引发剂对乳液粒径的影响
液粒径分布就会变宽，即使第二 成乳胶粒，后期滴加引发剂时，易
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第 22 期
王艳姣，等：引发剂用量对丙烯酸树脂乳液及涂膜性能的影响
材料应用
表 1 引发剂用量对涂膜力学性能的影响
增多，会使聚合物
（1） 丙烯酸树脂乳液粒径在

中的亲水性引发剂 引发剂用量超过 0.5%以后达到
丙烯酸树脂乳液及涂膜基本性能的影响。结果表明：乳液粒径在引发剂用量超过 0.5%以后达到最小值，
并趋于平稳；而凝胶率在引发剂用量 0.5%时最低，涂膜的吸水率在引发剂用量 0.6%时达到极大值；引
发剂用量对涂膜的伸长率影响不大，在用量超过 0.3%时机械强度增加不显著，并趋于平衡。建议制备丙
烯酸树脂乳液时，引发剂用量占单体总量的 0.5%为宜。Biblioteka (V0 - V)×c×79.9
X=
×100%
1000×W
X — ——溴值（%） V0— ——空白试验消耗硫代硫 酸钠标准溶液（mL） V — ——试样消耗硫代硫酸钠
标准溶液（mL）
c — ——硫代硫酸钠标准溶液
浓度（mol/L）
W — ——试样质量（g）
79.9—— —每摩尔溴的克数
1.4.3 凝胶率
先骤降，然后趋于平衡。 照样很慢，要么引起暴聚 [2]。如图
单体转化率 / %
说明引发剂浓度对成核 2 所示为正常（左）和暴聚（右）时
期影响较大；在形成种 的乳液粒径分布图。
子乳液时，引发剂浓度 2.1.2 引发剂对单体转化率的影
低，生成的自由基不够， 响
从而使一部分胶束未形
由图 3 可知，随着引发剂
结果计算公式表示如下：
m2- m1
A=
×100%
m2- m0
S — ——涂膜的吸水率（%） m0 ———载玻片的质量（g） m1 — ——干 燥 后 的 涂 膜 和 载 玻片的总质量（g） m2 — ——吸 水 后 的 涂 膜 和 载 玻片的总质量（g） 1.4.5 涂膜力学性能 按 QB/T 2223—1996，在 AI
1.4.4 涂膜吸水率
将 洁 净 干 燥 的 载 玻 片 在 80
℃ 恒 重 后 ，用 玻 璃 棒 将 乳 液 涂 覆
在载玻片上，室温下成膜 24 h，
在 80 ℃烘箱中烘 24 h 后降至室
温 后 称 重 ，再 将 附 有 涂 膜 的 载 玻
片置于水中浸泡 24 h，取出后用
滤纸吸干表面的水分后称量。其
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第 22 期
王艳姣，等：引发剂用量对丙烯酸树脂乳液及涂膜性能的影响
材料应用
发剂用量对丙烯酸树脂乳液及 涂 膜 基 本 性 能 的 影 响 规 律 ，旨 在 为丙烯酸树脂乳液配方设计提 供理论依据。
1 实验部分
1.1 主要原料和仪器 丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙
烯酸丁酯、AES、OS- 15、过硫酸铵 （APS）。
2 结果与讨论
用量一定，乳胶粒数保持恒定， 因此与引发剂浓度无关。