涂料用-丙烯酸乳液讲义(重点)

乳液基础知识培训
山东圣光化工集团有限公司 魏志华 2009年 2009年2月
乳液的发展及定义
• 乳液聚合的历史至今已有80余年。目前，除了常规乳 乳液聚合的历史至今已有80余年。目前，除了常规乳 液聚合外，还有种子乳液聚合、核壳乳液聚合、无皂 乳液聚合、微乳液聚合、超微乳液聚合、反相乳液聚 合、反相微乳液聚合、超浓乳液聚合、分散聚合等多 种技术。乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制 种技术。乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制 成的乳状液中进行的聚合过程，体系主要由单体、 成的乳状液中进行的聚合过程，体系主要由单体、水、 乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组份组成。 乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组份组成。乳液聚 合的应用已经非常广泛，主要分为三个方面：一是聚 合后分离成胶状或粉状固体产品，二是乳液涂料和胶 粘剂，三是微粒用作颜料、粒子标样、免疫试剂的载 体等。其中，乳液涂料已成为乳液制品最重要的应用 领域之一。
圣光乳液产品的主要指标
名称/ 名称/型号 固含量 粘度(mpa.s) 粘度(mpa.s) Tg(℃) PH值 PH值 特点及用途
SG-B01 苯丙乳液 SG-B02 硅改性苯丙乳液 SG-B03 真石漆乳液 SG-G01 高硅硅丙乳液 SG-G02 硅丙乳液 SG-C61 纯丙乳液 SG-C38 弹性乳液 SG-R01 封闭乳液 SG-R03 腻子乳液 TSL-1600 苯丙乳液 TSL-1700 苯丙乳液 TSL-1801 保温乳液 TSL-1802 防水乳液 TSL-1900 弹性乳液
亲水基（羧酸钠） 亲水基（羧酸钠） 亲油基（烷基） 亲油基（烷基）
乳化剂在水中的情况 乳化剂浓度很低时， 乳化剂浓度很低时，是以分子分散状态溶解在水中 达到一定浓度后，乳化剂分子开始形成聚集体（ 50～150个分子 达到一定浓度后，乳化剂分子开始形成聚集体（约50～150个分子 ），称为胶束 ），称为胶束 称为
国外： 国民淀粉、巴斯夫、罗门哈斯、 长三角： 江苏日出、上海保丽佳、江阴国联 珠三角: 珠三角: 巴德夫、广东天银、台湾长兴 山东地区：日照广大、垦利金友来、青州宝达、青州贝特、宁津五湖 北京周边：北京亚克力、北京互益、北京东联、北京宝威、东方永宇 、北京科信、科之信 河北： 河北新光、
乳胶漆的基本概念及组成 乳胶漆
乳液的组成
• 乳液聚合体系中的主要组成部分有单体、 分散介质、乳化剂、引发剂。
单 体
• 单体，是指未发生聚合反应的有机化合物，如苯乙烯、丙烯酸、 甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、有 机硅等。单体是决定一个乳液质量好坏和用途的最直接的因素。 • 所为纯丙乳液就是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯等单 体生产的乳液。 • 所为硅丙就是由丙烯酸类单体与有机硅单体生产的乳液。 • 所为纯丙乳液是由丙烯酸类单体与苯乙烯单体生产的乳液。 • 所为醋丙乳液是由丙烯酸类单体与醋酸乙烯酯单体生产的乳液。
• 乳胶漆主要是聚合物颗粒水分散体和颜料颗粒水分散体的混合物， 但仅此两者很难成为优质的涂料。没有好的施工性能就得不到好 的漆膜，必须添加各种助剂才能达到所要求的施工性能和成膜质 量。乳胶漆的主要组份列出如下：
乳胶漆
乳液： 醋丙 纯丙 苯丙等 颜填料：着色 体质 防锈 特殊 功能颜料等 稀释剂：水 助剂：润湿分散剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂、防霉剂 、成膜助剂、PH值调节剂、冻融稳定剂等
46±2%
800-1200
25
7-9
成膜透明性、耐水性好，优异的钙离子稳定性，适用于制作中 低档内外墙涂料和腻子。 优良的耐水性和突出的增稠稳定性，适用于经济型外墙涂料及 普通真石漆 高光泽、抗吸水泛白、抗老化、耐沾污、不黄变，适用于制作 真石漆 优异的耐水性、耐侯性、耐高低温性、抗沾污性，适用于做高 耐候外墙漆。 耐水性、耐侯性、耐高低温性、抗沾污性，适用于做中、高档 外墙漆。 高光泽、强附着、高耐水、超耐候，适用于做高档外墙漆。
乳液的常规检测指标及方法
• • • • • • • • • • • • • 7 固含量测定 在直径50mm的培养皿中倒入3 克乳液，120℃ 1.5h，称量后，计算其固含量。 在直径50mm的培养皿中倒入3-4克乳液，120℃烘1.5h，称量后，计算其固含量。 8 最低成膜温度测定 用最低成膜温度测定仪进行检测。 9 粘度测定 用NDJ-1旋转粘度剂进行测定。 NDJ10 PH值测定 PH值测定 用PH计或精密试纸测定。 PH计或精密试纸测定。 11 成膜性测定 用100µm湿膜涂布器在玻璃板上制备乳液膜，在规定温度下2h后观察其成膜是否平整、连续。 100µm湿膜涂布器在玻璃板上制备乳液膜，在规定温度下2h后观察其成膜是否平整、连续。 12 胶膜耐水性 用100µm湿膜涂布器在玻璃板上制备乳液膜在30℃条件下成膜干燥24h，泡入去离子水中， 100µm湿膜涂布器在玻璃板上制备乳液膜在30℃条件下成膜干燥24h，泡入去离子水中， 24h后观察其耐水泛白情况。 24h后观察其耐水泛白情况。 对于一般的出厂检测只检测乳液的外观、粘度、PH值、固含量、成膜性，其它指标只有在产 对于一般的出厂检测只检测乳液的外观、粘度、PH值、固含量、成膜性，其它指标只有在产 品配方发生变动或一年进行一次全项检测。
乳化剂
• 乳液因此而得名，它可以将单体分散成细小的单体球滴而稳定的悬浮于水中，它 在水中形成含有单体的增溶胶束是开成乳胶料的主要来源；它吸附在乳胶粒表面 形成稳定的聚合物乳液。 乳化剂按亲水集团分为阴离子型、阳离子型、两性型和 非离子型四类。我们用到的乳化剂主要是阴离子型、非离子型和反应型乳液剂。
乳化剂
• 形成胶束的最低乳化剂浓度，称为临界胶束浓度(CMC) 形成胶束的最低乳化剂浓度，称为临界胶束浓度(CMC) • 不同乳化剂的CMC不同，愈小，表示乳化能力愈强 不同乳化剂的CMC不同，愈小， CMC不同 • 胶束的形状
球状 ( 低浓度时 ) 直径 40 ～ 50Å
棒状 ( 高浓度时 ) 直径 100 ～ 300 nm
30±1%
2-12
பைடு நூலகம்
6
7-9
54±2%
2000-3000
-8
7-9
48±2%
1000-1500
20
7-9
48±2%
1100-1600
20
7-9
55±1%
500-1800
-10
7-9
53±2%
500-1800
-10
7-9
50±1%
50-400
-16
7-9
乳液产品在华东地区的主要竞争对手
• 日照广大、垦利金友来、青州万利、青州宝达、河北新光、江苏 日照广大、垦利金友来、青州万利、青州宝达、河北新光、 日出、国民淀粉、罗门哈斯、巴斯夫、北京东方、北京雅克力、 日出、国民淀粉、罗门哈斯、巴斯夫、北京东方、北京雅克力、 上海保利佳、广东巴德夫等， 上海保利佳、广东巴德夫等，这此公司主要以低档苯丙乳液作为 其主打产品，只有罗门哈斯、国民淀粉、巴斯夫定位于高端产品。 其主打产品，只有罗门哈斯、国民淀粉、巴斯夫定位于高端产品。
引 发 剂、分散介质
• 引发剂 是指能够产生自由基引发单体间发生聚合反应的物质。 引发剂主要有热分解引发剂和氧化还原引发剂两种。 • 分散介质 绝大多数以水为分散介质，乳液聚合对使用的水有 严格的要求，由于水中含有的金属离子会严重影响乳液的稳定 性。
丙烯酸乳液的分类
• 乳液按产品用途可以分为：内墙乳液、外墙用乳液、弹性乳液、 乳液按产品用途可以分为：内墙乳液、外墙用乳液、弹性乳液、 防水乳液、 防水乳液、封闭乳液等； • 按产品的组成可以分为：纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙 按产品的组成可以分为：纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、 乳液等。 乳液等。
胶束的大小和数目取决于乳化剂的用量 乳化剂用量多，胶束的粒子小， 乳化剂用量多，胶束的粒子小，数目多
乳液聚合模型
• • 单体 液滴 • • • • • • 聚合过程 根据聚合物乳胶粒的数目和单体液滴是否存在， 根据聚合物乳胶粒的数目和单体液滴是否存在，乳液聚合分为 三个阶段： 三个阶段： Ⅰ阶段 Ⅱ阶段 Ⅲ阶段 乳胶粒 不断增加 恒定 恒定 胶束 直到消失 － － 单体液滴 数目不变 直到消失 － 体积缩小 RP 不断增加 恒定 下降
48±2%
1000-1500
24
7-9
46±2%
700-1600
32
7-9
50±1%
200-400
31
7-9
49±1%
1200-1600
24
7-9
50±1%
100-250
27
7-9
50±1%
200-400
-23
7-9
高弹性、抗积尘、耐水性好，适用于做弹性内外墙涂料 耐水、耐碱、渗透性强、高粘接力、用于封闭易泛碱、泛盐的 墙面 具有持久柔韧性、抗开裂、高粘接、耐水性好，抗碱性好，适 用于制作弹性腻子和柔性腻子 优异的耐水性和耐候性。适用于半光、无光内外墙乳胶漆，性 价比突出。 防水性、抗碱性、保光性均好，适用于制备各种半光、无光乳 胶漆及厚质砂浆涂料。 具有非常好的韧性和水泥配伍性，用于制造具有优良弹性和粘 接力的外墙保温系统聚合物砂浆及粘合剂。 具有突出的水泥配伍性、良好的拉伸强度和延伸率以及极低的 吸水率，适用于制作JS防水涂料。 优良的弹性、抗积尘、耐水性好，适用于做经济型弹性内外墙 涂料
乳液的常规检测指标及方法
• • • • • • • • • • • • • • 1 外观 一般采用目测，观察乳液的色相、透明度、有无结块和杂质。 2 Ca2+稳定性测试 Ca2+稳定性测试 取产品样品16ml，置于直径18ml×180ml试管中，加入4ml 5%氯化钙溶液，摇匀，静置1 24， 取产品样品16ml，置于直径18ml×180ml试管中，加入4ml 5%氯化钙溶液，摇匀，静置1，24， 48h后观察有无凝胶、分层、破乳现象。 48h后观察有无凝胶、分层、破乳现象。 3 高温稳定性测试 取产品样品50ml,置于100ml具塞三角瓶中，盖好瓶塞，在60℃恒温箱中100h 取产品样品50ml,置于100ml具塞三角瓶中，盖好瓶塞，在60℃恒温箱中100h 后观察（表面结膜为正常）有无凝胶、分层、破乳现象。 4 耐酸碱稳定性测试 取产品样品5ml，分别置于两只直径18mm×180mm试管中，然后向两只试管中分别加入1%盐 取产品样品5ml，分别置于两只直径18mm×180mm试管中，然后向两只试管中分别加入1%盐 酸5ml，1%氢氧化钠5ml，充分摇匀，静置10min后观察有无凝胶、分层、破乳现象。 5ml，1%氢氧化钠5ml，充分摇匀，静置10min后观察有无凝胶、分层、破乳现象。 5 稀释稳定性测试 取产品样品10ml，置于200ml量筒中，加水至150ml后摇匀，静置72h后观察有无凝胶、分层、 取产品样品10ml，置于200ml量筒中，加水至150ml后摇匀，静置72h后观察有无凝胶、分层、 破乳现象。 6 机械稳定性测试 取产品样品150ml，置于烧杯中，然后以（800-1000）r/min的转速搅拌10min， 取产品样品150ml，置于烧杯中，然后以（800-1000）r/min的转速搅拌10min， 之后静置30min后进行观察有无凝胶、分层、破乳现象。 之后静置30min后进行观察有无凝胶、分层、破乳现象。