乳液聚合体系及合成工艺

乳液聚合体系及合成工艺

(2007-03-12 14:35:13)

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分类：现代水性涂料

一、构成乳液聚合体系的组分

乳液聚合体系的主要组分有单体、乳化剂、引发剂和介质，另外根据需要加入其他组分，如助乳化剂、分子量调节剂、pH缓冲剂、抗冻剂、螯合剂、增塑剂、保护胶体、消泡剂等。

1.单体

（1）在乳液聚合中单体用量一般控制在40％－50％之间。

（2）乳液的最低成膜温度（MFT）主要决定于乳液聚合物的玻璃化温度（Tg），涂料用聚合物乳液的玻璃化温度，一般在15～25度之间，低于室温。

硬单体（玻璃化温度高的单体）有甲基丙烯酸甲酯（Tg 105）、

苯乙烯（Tg 105）

丙烯腈（Tg 100）

氯乙烯（Tg 75）

甲基丙烯酸乙酯（Tg 65）

偏二氯乙烯（Tg 52）

软单体（玻璃化温度低的单体）有丙烯酸－2－乙基己酯（Tg －85）

丙烯酸丁酯（Tg －54）

丙烯酸异丁酯（Tg －17）

丙烯酸乙酯（Tg －22）

丁二烯（Tg －20）

氯二丁烯（Tg －45）

玻璃化温度适中的单体有醋酸乙烯酯（Tg 29）

丙烯酸甲酯（Tg 8）

甲基丙烯酸丁酯（Tg 20）

（3）线性聚合物进行交联，以生成网状结构聚合物。有自交联和外交联两种。

二、乳化剂

1。阴离子型、阳离子型、两性和非离子型乳化剂。

2。乳化剂的选择原则：

（1）所选择的乳化剂的HLB值应和所要进行反应的乳液聚合体系相匹配。

（2）所选用的离子型乳化剂的三相点应低于反应温度

（3）所选用的非离子型乳化剂的浊点应高于反应温度

（4）对离子型乳化剂来说，应选用乳化剂分子的覆盖面积尽可能小；

对非离子型乳化剂来说，应选用乳化剂分子的覆盖面积尽可能大（5）应选用临界胶束浓度尽量小的乳化剂

（6）应选用增溶度大的乳化剂

（7）离子型乳化剂和非离子型乳化剂有协同效应，即两者联合使用比各自单独使用效果都要好。

（8）选择与单体化学结构类似的乳化剂可获得较好的乳化效果

（9）亲水性较大和亲水性较大的乳化剂联合使用时乳化效果较好。

（10）所选用的乳化剂不应干扰聚合反应。

（11）选择乳化剂时应考虑其后的生产工艺和聚合物乳液的应用

（12）所选用的乳化剂应该货源广阔、立足国内，价格低廉。

三、引发剂

热分解引发剂※氧化还原引发剂

四、分散介质

1。进行乳液聚合对水要求很苛刻，天然水和自来水均不能满足要求，水中所含

的金属离子会严重的影响聚合物乳液的稳定性，并对聚合过程有阻聚作用，故需严格的控制其含量。所以进行乳液聚合应当用蒸馏水或去离子水，所用水的电导

应控制在10mS以下。

2。抗冻剂：

非电解质抗冻剂：甲醇、乙醇、丙酮等

电解质抗冻剂：Nacl、KCl、K2SO4

五、分子量调节剂

在乳液聚合中分子量调节剂的调节作用要经历以下几个步骤：

(1)调节剂分子由单体珠滴内部扩散至单体珠滴表面

（2）由单体珠滴表面扩散到水相主体

（3）由水相主体扩散到乳胶粒表面上

（4）由乳胶粒表面扩散到乳胶粒内部

(5)在乳胶粒内部和自由基发生链转移反应。

最常用的分子量调节剂是硫醇及其衍生物。另外原黄酸衍生物等都可以作为乳液聚合的调节剂

六、其他组分

1。保护胶体

在乳液聚合中，为了有效的控制乳胶粒的尺寸，尺寸分布以及使乳液稳定，常常需要加入一定量水溶性的高聚物，如聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、阿拉伯树胶、聚环氧乙烷及羟甲基纤维素等，这些物质称为保护胶体。

在个别情况下，乳液聚合中不加入乳化剂，而只加入保护胶体，例如在白乳胶（聚醋酸乙烯酯乳液）的生产中，只加入聚乙烯醇同样可以制得稳定的聚合物乳液。

因为聚乙烯醇不是胶束形成物质，而醋酸乙烯酯在水中的溶解度较大（2.5％），

故在这样的乳液聚合体系中，不是按照胶束成核机理成核，主要是靠低聚物机理成核。

2。螯合剂

最常用的螯合剂是EDTA（乙二胺四乙酸二钠盐），靠笼蔽效应把金属离子包埋起来

3。pH调节剂和pH缓冲剂

pH调节剂：NaOH KOH NH3H2O HCl

pH缓冲剂：磷酸二氢钠、碳酸氢钠、醋酸钠、柠檬酸钠