实验2 聚醋酸乙烯酯乳胶的合成和乳胶漆的制备

实验2 聚醋酸乙烯酯乳胶的合成和乳胶漆的制备

乳胶漆是一种用途广泛的新型涂料，具有价格低廉、使用简便、耐水性好、绿色环保、安全无毒等优点。其中内墙涂料以价廉物美的醋酸乙烯酯共聚类乳胶漆应用最多。丙烯酸酯共聚类乳胶漆与其它乳胶漆品种相比，有较好的耐候性、耐水性、抗磨损性和保色性，应用面也较广。近年来也开始在金属物表面上防腐上得到应用。本实验合成了聚醋酸乙烯酯乳胶，制备了乳胶漆并测定了其性能。

树脂以微细粒子团(粒径0.1—2.0μm)的形式分散在水中形成的乳液称为乳胶。乳胶可分为分散乳胶和聚合乳胶两种。在乳化剂存在下靠机械的强力搅拌使树脂分散在水中而制成的乳液称为分散乳胶。由乙烯基类单体按乳液聚合工艺制得的乳胶称为聚合乳胶。用于制取水性涂料的聚合乳胶主要有聚醋酸乙烯乳胶、聚丙烯酸酯乳胶、丁苯乳胶以及醋酸乙烯与其它单体共聚的乳胶。

乳液聚合是在搅拌下、利用乳化剂使单体在水中分散成乳液而进行的聚合反应。乳化剂可用阴离子型或非离子型表面活性剂，如十二烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠，乳化剂OP-10、聚乙烯醇等。聚乙烯醇是醋酸乙烯酯聚合常用的乳化剂，它兼起着增稠和稳定胶体的作用。

乳液聚合所用的引发剂是水溶性的，如过硫酸盐。当溶液的PH值太低时，过硫酸盐引发的聚合速度太慢。因此乳液聚合要控制好PH值，使反应平稳，同时达到稳定乳胶液分散状态的目的。

要把乳胶进一步加工成涂料，必须使用颜料和助剂。基本的助剂有分散剂、增稠剂、防霉剂、增塑剂、消泡剂、防锈剂等，有时还按涂料的具体用途加入其它助剂。常用助剂如下所示：

(1)分散剂（相润湿剂）：这类助剂能吸附在颜料粒子的表面，使水能充分润湿颜料并向其内部孔隙渗透，从而使颜料能研磨分散于水相乳胶中，分散态的颜料微粒不会聚集和絮凝。用无机颜料时，常用六偏磷酸钠或多聚磷酸盐等作分散剂，它们能使颜料在水中分散良好。有机颜料多用表面活性剂作为分散剂。 (2)增稠剂：能增加涂料的粘度，起到保护胶体和阻止颜料聚集、沉降的作用。如选用得当，还能改善乳胶漆的涂刷施工性能和涂膜的流平性。增稠剂一般是水溶性的高分子化合物，如聚乙烯醇、纤维系衍生物、聚丙烯酸盐等。

(3)防霉剂：加有增稠剂(尤其是添加了纤维素衍生物)的乳胶漆，容易在潮湿的环境中长霉，故常在乳胶涂料中加入防霉剂。常用的防霉剂有酚类、五氯酚钠(用量0.2％)、醋酸苯汞(用量0.05％一0.1％)、三丁基氧化锡(用量0.05％一0.1%)等。三丁基氧化锡有剧毒且价格昂贵，但对防止真菌的寄生很有效。使用防霉剂时要防止中毒。

(4)增塑剂和成膜助剂：涂覆后的乳胶漆在溶剂挥发后，余下的分散粒子须经过接触合并，才能形成连续均匀的树脂膜。因此，树脂必须具有低温不易变形的性质。添加增塑剂可使乳胶树脂较易成膜，而且使固化后的漆膜有较好的柔顺性。成膜助剂是有适当挥发性的增塑剂。成膜助剂在树脂和水的两相中都有—定的溶解度，它既可增加树脂的流动性，又可降低水的挥发速度，有利于树脂逐渐形成漆膜。用量适当时，成膜助剂还对涂料的其它性能有所改善。常用的成膜助剂有乙二醇、丙二醇、己二醇、一缩乙二醇、乙二醇丁醚醋酸酯等。

(5)消泡剂：涂料中存在泡沫时，在干燥的漆膜中会形成许多针孔。消泡剂的作用就是去除这些泡沫。磷酸三丁酯、C8至C12的脂肪醇、水溶性硅油等是常用的消泡剂。

(6)防锈剂：用于防止包装铁罐生锈腐蚀和钢铁表面在涂刷过程中产生锈斑的浮锈现象。常用的防锈剂是亚硝酸纳和苯甲酸钠。

一、实验目的

1、掌握乳液聚合的基本操作，制备聚醋酸乙烯酯乳胶；

2、学习水溶性涂料的基本知识，掌握设计涂料配方的方法；

3、掌握乳胶漆的制备方法；

4、掌握乳胶漆性能的测量和判别方法。

二、实验预习要求：

1、查阅相关的国家标准，掌握涂料的质量标准和检测方法。写出以下国家标准的标准号。

涂料遮盖力的测定法

漆膜耐水性的测定法

漆膜、腻子膜干燥时间测定法

涂料固含量的测定法

漆膜一般制备法

2、查阅相关文献，学习有关高分子聚合、尤其是自由基乳液聚合的原理、影

响因素和操作方法。

3、掌握乳胶漆的种类，主要成分及其作用，乳胶漆配方设计方法。

4、自主设计或查找至少一个乳胶涂料配方。

5、画出乳液制备和涂料配制的流程图，写出预习报告。

三、实验原料和主要设备

醋酸乙烯酯乳化剂OP-10 过硫酸钾

聚乙烯醇碳酸钠邻苯二甲酸二丁酯

去离子水六偏磷酸钠丙二醇

碳酸钙滑石粉钛白粉

磷酸三丁酯彩色色浆

集热式磁力搅拌器机械搅拌器高速搅拌机

旋转粘度计干燥时间测定仪黑白格测定仪

鼓风干燥箱框式涂布器电子天平

四、实验步骤：

1．聚酯酸乙烯酯乳胶的制备

①、安装好反应设备，配制5%的过硫酸钾溶液（如溶解过慢可以略加热）。

②、量取88ml 1.13%的OP-10乳化剂溶液加入250 ml四口瓶中。四口瓶上带机械搅拌器、回流冷凝管、温度计和恒压漏斗加料器。

③、在搅拌下慢慢加入平均聚合度在1700左右、醇解度约为88%的聚乙烯醇6.0g。加热混合物，升温至85℃，至聚乙烯醇完全溶解为止（溶解时间约

1hr）。

④、停止加热，降温至65℃左右，重新开始加热，并一次性加入20g新蒸馏过的醋酸乙烯酯单体，4ml 5%的过硫酸钾溶液。控制反应温度在70-75℃，维持反应温度至回流基本结束。

⑤、用恒压漏斗在2h内滴加68g新蒸馏过的醋酸乙烯酯单体，每加10g醋酸乙烯酯后补加1ml 5%过硫酸钾溶液。整个加料过程中控制反应温度在70℃以上（油浴温度为70-85℃），并不停搅拌，反应后期加快搅拌速度。单体滴加完毕后，一次性补加2ml 5%的过硫酸钾溶液，然后慢慢升温到90℃，直到回流结束。

⑥、将反应体系从油浴中取出，冷却。待温度下降至50℃时，加入5-10ml 5％碳酸钠溶液，调节PH=6-7。

⑦、加入10g邻苯二甲酸二丁酯并搅拌0.5h，冷后得到白色的聚醋酸乙烯酯乳胶。称重，装入回收瓶中。

2、聚醋酸乙烯酯乳胶的分析和

①、采用重量法测量乳胶的固含量。