一种稳定的阳离子丙烯酸酯乳液的合成

一种稳定的阳离子丙烯酸酯乳液的合成

于跃1，袁庆2，周炳才1

（1.丹东轻化工研究院有限责任公司，辽宁丹东118002;

2.丹东康齿灵发展有限公司，辽宁丹东118009）

摘要：本文介绍了一种以BA/MMA/DM/DMC为单体制备稳定的阳离子丙烯酸酯乳液的方法，并就不同复合单体组合、乳化剂、交联剂及引发剂的用量对乳液聚合稳定性的影响进行了讨论，结果表明：复合乳化剂、交联单体和引发剂的最佳用量分别为单体总量的2.5%、3.0%和0.4%。

关键词：阳离子丙烯酸酯乳液聚合

Synthesis of Stable Cationic Acrylate Emulsion

Abstract: Based on BA/MMA/DM/DMC as the components, a method of preparing the stable cationic acrylate emulsion was introduced in this paper. And at the same time, the effects of the different monomer combinations, the amounts of the emulsifiers, crosslinking agents and initiators on the emulsion stabilities were also discussed. Results showed the optimum amounts of the compound emulsifiers, crosslinking monomers and the initiators were 2.5%, 3.0%and 0.4% of the total components, separately.

Keywords: cation acrylate emulsion polymerization

前言

近年来，阳离子聚合物乳液应用十分广泛，在皮革鞣剂、涂饰剂、纸张处理、污水处理等方面均有不俗的表现。阳离子丙烯酸酯乳液与皮革的等电点相近，对铬鞣、植鞣及合成鞣皮坯均有较好的渗透性和结合力[1]，减少了渗透剂及成膜材料的使用量；作为填充，可以有效地遮盖伤残、使皮面均匀，减少其他涂料的使用。

与阴离子丙烯酸酯乳液相比，阳离子丙烯酸酯乳液能够赋予皮革更柔软、平滑细致的手感，更能保持皮革自然舒适的天然特性；但其体系的稳定性相对较差。本文对阳离子丙烯酸酯乳液稳定性的影响因素进行了探讨，并研制出一种稳定的阳离子丙烯酸酯乳液。

1实验

1.1原料

甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸乙酯（EA）、醋酸乙烯酯（V AC）、丙烯腈（AN）、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）、十六烷基三甲基氯化铵（1631）、N-羟甲基丙烯酰胺（NMA）、偶氮二异丁腈（AIBN）、偶氮二异丁脒盐酸盐（V50）、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐（V A044）、偶氮二异丁酸二甲酯（V601）、过硫酸铵（APS）。以上均为试剂级。

1.2合成方法

1.2.1预乳化液的制备

将部分乳化剂、引发剂、去离子水加入装有搅拌装置的三口烧瓶中搅拌溶解，在快速搅拌下将事先称量并混合好的单体经滴液漏斗滴入烧瓶中，最后将交联剂水溶液滴入。滴加完毕后，继续搅拌20～30min即可。

1.2.2共聚物乳液的制备

将10%～20%的预乳化液、1/8引发剂水溶液、去离子水及部分乳化剂加入装有搅拌装置、冷凝器、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中，将剩余的预乳化液装入滴液漏斗中。开动搅拌，水浴升温至78℃开始反应，待温度回落时，开始滴加预乳化液。在83～88℃下1h～2h滴加

完毕，保温反应1h 后结束反应。当温度降至40℃时，过滤出料。 1.3性能测试

1.3.1凝聚率的测定

凝聚率是表征乳液聚合稳定性的一项重要指标。反应中凝聚物占单体总量的分数越低，表明聚合物乳液稳定性越好。将聚合完成后所得凝聚物收集起来，置于烘箱中在120℃下烘干4h 至恒重A ，在室温下称重计算凝聚率。设乳液总重为B ，乳液固含量为S ，凝聚率为N ，则

%100⨯⨯=

S

B A

N 1.3.2粘度的测定

本实验采用NDJ-79型旋转式粘度计于室温下测定聚合物乳液的粘度。 1.3.3 pH 稳定性

取试样5g ，分别加入1mL （1mol/L ）盐酸和1 mL （1mol/L ）KOH 溶液，摇匀后，室温下放置48小时,观察其稳定性。 1.3.4钙离子稳定性

在20 mL 的刻度试管中加入16 mL 聚合物乳液试样，再加入4 mL0.5%的CaCl 2溶液，摇匀，静置48h ，观察其有无沉淀、絮凝、分层等现象。若无，则表示钙离子稳定性通过。 2结果与讨论

2.1不同复合单体对乳液稳定性的影响

本实验中采用甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM ）和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC ）作为阳离子单体，采用甲基丙烯酸甲酯（MMA ）、丙烯酸丁酯（BA ）、丙烯酸乙酯（EA ）等进行共聚。表1列出了使用不同复合单体对制备阳离子丙烯酸酯乳液的凝聚率、乳液外观、粘度、pH 稳定性及钙离子稳定性的影响状况。

表1不同复合单体对乳液稳定性的影响

表1中列举了5种不同的单体组合，较为稳定的体系为BA/MMA/St 和BA/MMA ，但BA/MMA/St 乳液黏度较大。因此，选择BA/MMA 与DM 和DMC 作为最佳的单体组合。 2.2乳化剂对乳液聚合的影响

乳液聚合采用的单体与水不互溶，仅靠搅拌不能形成稳定体系。因而在阳离子乳液中预加入阳离子乳化剂，在搅拌的作用下，单体形成许多珠滴，珠滴表面吸附一层阳离子乳化剂，使其表面上带了一层正电荷。在酸性条件下，带有正电荷的珠滴之间存在着静电斥力，难以撞合成大珠滴，于是就形成了稳定的乳液体系。本实验采用季铵盐类阳离子乳化剂1631和一种非离子乳化剂复配使用，其用量对乳液聚合稳定性的影响见表2。