水性丙烯酸乳液的制备
水性无机涂料配方
水性无机涂料配方
引言
本文档旨在介绍一种水性无机涂料的配方。
水性无机涂料是一种环境友好型的涂料,具有较低的有机溶剂含量,并且具有良好的耐久性和粘附性。
本配方旨在提供稳定的涂料性能,同时减少对环境的影响。
配方
以下是水性无机涂料的配方和使用说明:
1. 涂料成分:
- 40% 水
- 25% 无机颜料(根据需要选择适当的颜色)
- 15% 无机填料(提供涂料的厚度和质地)
- 10% 丙烯酸乳液(提供涂料的黏性和稳定性)
- 5% 稳定剂(用于控制涂料的pH值和防止沉淀)
2. 涂料制备:
- 将丙烯酸乳液搅拌均匀,使其成为稠度适中的黏稠液体。
- 逐渐加入无机颜料和填料,搅拌均匀,直至涂料呈现所需颜
色和质地。
- 加入稳定剂,继续搅拌,以确保涂料的稳定性和长期储存性。
- 最后,逐渐加入水,调整涂料的流动性和黏度。
根据需要增
减水的量,直至达到所需的涂料性能。
3. 使用说明:
- 在使用前,先将涂料充分搅拌均匀,以确保配方中各组分的
均匀分布。
- 使用刷子、辊筒或喷枪将涂料均匀涂布在所需的表面上。
- 让涂层完全干燥后,可以进行第二次涂布以达到更好的效果。
- 涂料完全干燥后,其所形成的膜具有良好的附着力和耐久性。
结论
本文档介绍了一种水性无机涂料的配方和使用说明。
这种配方
提供了一种环境友好型的涂料选择,具有良好的涂层性能和耐用性。
希望这个配方能对你有所帮助。
水性丙烯酸乳液2篇
水性丙烯酸乳液2篇【第一篇】水性丙烯酸乳液的制备方法水性丙烯酸乳液是一种重要的水性乳液,广泛应用于涂料、胶黏剂、纺织染整、造纸和印刷等领域。
它具有优异的性能,如良好的附着性、耐候性、耐化学性和抗刮擦性。
本文将介绍两种常用的水性丙烯酸乳液的制备方法。
一、颗粒乳液聚合法颗粒乳液聚合法是一种将丙烯酸酯单体在水相中进行聚合制备乳液的方法。
具体步骤如下:1. 原料准备:将丙烯酸酯单体、乳化剂和引发剂加入一定量的水中,并进行充分搅拌。
2. 固定条件:将试验体系固定在一定的温度下,通常为70-80℃。
3. 引发聚合:在固定条件下引发聚合反应,可采用自由基引发剂或还原剂引发剂。
聚合反应时间为2-4小时。
4. 过滤洗涤:将反应完成的乳液经过滤器进行过滤,同时用水洗涤。
5. 储存稳定:将洗涤后的乳液进行储存,添加稳定剂进行稳定处理,可使乳液存放时间更长。
二、纳米乳化法纳米乳化法是一种将丙烯酸酯单体以及其他助剂在纳米级乳化剂的作用下聚合制备乳液的方法。
具体步骤如下:1. 负载纳米乳化剂:将纳米级乳化剂溶解在水中,形成胶束。
乳化剂的种类和浓度会对乳化程度产生影响。
2. 制备乳液体系:将丙烯酸酯单体、引发剂和其他助剂加入纳米级乳化剂溶液中。
3. 引发聚合:在一定的温度和压力下引发聚合反应。
此时,纳米乳化剂的存在可促使丙烯酸酯单体均匀分散在水相中,从而形成乳液微粒。
4. 脱水除溶剂:将乳液中的溶剂通过蒸馏等方法进行脱除,保留乳液微粒。
5. 储存稳定:将脱水后的乳液进行储存,并加入稳定剂进行稳定处理。
以上就是水性丙烯酸乳液的两种常用制备方法。
通过颗粒乳液聚合法和纳米乳化法,可以得到质量稳定、应用性能优良的水性丙烯酸乳液,满足不同领域的需求。
【第二篇】水性丙烯酸乳液的应用领域水性丙烯酸乳液由于其优异的性能,被广泛应用于涂料、胶黏剂、纺织染整、造纸和印刷等多个领域。
下面将介绍水性丙烯酸乳液在这些领域的应用情况。
一、涂料领域水性丙烯酸乳液是一种绿色环保的涂料材料。
丙烯酸乳液生产配方
丙烯酸乳液生产配方丙烯酸乳液是一种重要的涂料,也是最常用的水性涂料之一。
它具有优异的附着力、耐磨抗老化性能、透明性以及良好的抗渗性能。
由于其卓越的性能,丙烯酸乳液已经被广泛应用于建筑装饰、汽车制造、家用电器、家具等众多领域。
因此,制备高品质的丙烯酸乳液,对涂料企业来说,具有重要的意义。
一、丙烯酸乳液生产配方1.原料组成:甲苯、正丙醇、氢氧化钠、甲醇、丙烯酸乳液的抗候氧化剂;2. 丙烯酸乳液配方:(1)丙烯酸酯溶剂:甲苯占总溶剂质量的67%,正丙醇占总溶剂质量的33%;(2)乳化剂:氢氧化钠占2%;(3)其他原料:甲醇占总液体质量的1%,抗候氧化剂占1%,丙烯酸占总液体质量的28%。
二、丙烯酸乳液生产工艺1.配料步骤:使用称量法将原料按配方放到容器中,用水按配方比例稀释,搅拌均匀;2.乳化步骤:将混合液置于乳化机中进行乳化混合,乳化时间一般为15-30分钟;3.凝固步骤:将乳液放入搅拌机中搅拌,搅拌速度为500-1000转/分钟,混合物由热量形成凝胶状态,冷却后分装;4.调配步骤:将冷却后的凝胶存放在温度控制的罐中,定时加入抗候氧化剂调配;5.封装步骤:将调配后的丙烯酸乳液以合格质量封装。
总之,丙烯酸乳液的生产过程非常复杂,配料、乳化、凝固、调配、封装等环节的控制都非常重要,以保证最终产品的质量及使用性能。
三、丙烯酸乳液使用要点1.使用丙烯酸乳液前,应先测试样品室温粘度,以确定乳液是否符合使用要求;2.由于丙烯酸乳液的涂料厚度及一次涂覆的湿膜厚度小,使用前应按配方比例搅拌;3.涂装时,应用滚涂、刮涂、喷涂等方法,以保证涂料表面均匀;4.涂装后,应对产品进行水稳定性试验,以检验涂料的耐水性;5.丙烯酸乳液涂料涂装完成后,应封存涂料剩余产品,并及时处理,以免造成材料浪费;6.涂装完工后,应对产品外观、色泽等方面进行检查,以确保产品质量及使用效果。
四、丙烯酸乳液的优点1. 丙烯酸乳液具有优良的附着力,可以将涂料牢固地粘在各种基材表面,涂料具有良好的耐腐蚀性;2.丙烯酸乳液具有良好的耐磨抗老化性能,即使长时间暴露在空气中也不易老化;3.丙烯酸乳液具有透明性,可以保持基材的色泽,涂料表面光滑,且不易粘沾灰尘;4.丙烯酸乳液具有良好的抗渗性能,可以有效防止水分向外渗透;5.丙烯酸乳液具有良好的施工性能,有助于降低涂装成本。
丙烯酸乳液的制备以及夜光涂料的应用实验报告
一、实验名称(Title of experiment)丙烯酸乳液的制备以及夜光涂料的应用
二、实验目的(Purpose of experiment)
1、进一步了解悬浮聚合的特点和实施方法;
2、通过实验研究水性夜光涂料的制备工艺。
三、实验原理(Principium of experiment)
悬浮聚合是常用的聚合方法,单体在稳定剂的作用下分散于水介质中成为珠状颗粒,聚合反应就在珠状颗粒中进行。珠状颗粒的粒径在几十微米到几毫米,它们可视为一个小的本体聚合场所。因此悬浮聚合动力学与本体聚合相似,但散热容易,产物分子量高且分布均匀。如果形成的聚合物溶于单体,液滴中的聚合是均相的,产物是珠状小粒子,例如聚苯乙烯。若聚合物不溶于单体,则是沉淀聚合,产物是粉状固体,例如聚氯乙烯。悬浮聚合产物的粒径一般在0.01~5mm,它与单体-介质比、分散剂的种类和用量、搅拌效率(搅拌器形状和搅拌速度)等条件有关。
2、向三口瓶中缓慢加入20.02g丙烯酸甲酯和20.07g丙烯酸丁酯以及0.25g过硫酸铵,等到有蓝光产生时加快滴加速度(在两个小时之内加完),然后升温至78℃保温60分钟。
3、反应结束,降温至45℃以下,测pH值,用滴管加入少量5%氨水将pH值调至7,搅拌均匀,出料。观察乳液的形态和颜色。
4、取部分乳液和之前做的发光涂料按10%的质量比,在烧杯里用玻璃棒搅拌均匀。均匀的涂抹在玻璃片上,然后再放在干燥箱里干燥24h.观察样品的涂料的发光程度。
四、仪器及测试条件(Instrument and parameters)
仪器:冷凝管、自动控温装置、电动搅拌的合成仪一台,250mL三颈烧瓶,100ml的烧杯,玻璃棒,电子天平,加液漏斗。
药品:
药品名称
纯度
水性丙烯酸树脂工艺与配方设计
水性丙烯酸树脂还可用于制造具有 特殊光学和化学性质的高档防伪油 墨。
粘合剂领域
1 2
家居装修粘合剂
水性丙烯酸树脂在家居装修粘合剂中应用广泛, 因其具有良好的粘附力、耐久性和环保性。
工业粘合剂
水性丙烯酸树脂也可用于制造各种工业粘合剂, 如汽车、电子和航空等领域的粘合和密封。
3
医用粘合剂
水性丙烯酸树脂还可用于制造医用粘合剂,如伤 口敷料和手术用胶等,因其具有良好的生物相容 性和安全性。
引发剂选择
引发剂是水性丙烯酸树脂配方中的重 要组成部分,它能够控制聚合反应的 速度和温度。选择合适的引发剂可以 提高聚合效率和产物的性能。
常用的引发剂包括过氧化物、偶氮化 合物等。选择引发剂时需要考虑其分 解温度、活性氧含量、对聚合反应的 影响以及对最终性能的影响。
溶剂选择
溶剂在水性丙烯酸树脂的制备过程中起着溶解和稀释的作 用。选择合适的溶剂可以提高树脂的溶解度和稳定性。
该方法的优点是所得水性丙烯酸树脂具 微乳液聚合法需要选择合适的油相、水
有高分子量、低黏度、高稳定性等特点, 相和反应条件,以获得性能优良的水性
且生产过程中不使用有机溶剂。
丙烯酸
功能性单体是水性丙烯酸树脂配方中的重要组成部分,它们 决定了树脂的性能和应用领域。在选择功能性单体时,需要 考虑其反应活性、官能度、稳定性以及对最终性能的影响。
常用的溶剂包括醇类、酯类、酮类等。选择溶剂时需要考 虑其溶解度参数、挥发性、毒性以及对最终性能的影响。
04
水性丙烯酸树脂的应用领 域
涂料领域
建筑涂料
水性丙烯酸树脂在建筑涂料中应 用广泛,因其具有良好的耐候性、 保色性和装饰性,能够提供优异 的抗划伤、抗沾污和抗紫外性能。
环保型水性丙烯酸乳液合成及应用
邹 家民
( 冲 海油信息科技有限公 司惠州分公 司 ,广 东惠 州 5 1 6 0 8 6 )
摘 要 : 介 绍丙烯酸乳液的反应原理及 组成 ,论 述 丙烯 酸乳液的合成方法 ,介 绍水性丙烯酸作 为一类 建筑材料 的性能和在 生产生活 中的应用 。 关键词 :丙烯酸 ; 环保 ; 聚合反应 中图分类号 : T Q 6 3 7 文献标志码 : B 文章编 号 : 1 0 0 3 — 6 4 9 0( 2 0 1 7 )0 1 _ J o 0 3 4 l
1 反应原理
根 据 酯 化 反 应 和 聚 合 反 应 的 原 理 , 丙 烯 从 石 油 中 分 离 出
来 ,氧 化成 丙烯 酸,丙烯 酸和 醇发 生反应 得到 酯,在乳 化剂 的作用 下,丙烯酸 酯类 、 甲基 丙烯酸 酯类 和其他 烯类 单体 和 水 形成乳 浊液 。一 般水 的含量为 5 0 % 左右 ,引发剂 分解 出的 自 由基 引发丙烯 酸酯 类 、甲基丙烯 酸酯 类和其 他烯 类单体 的 自由基 发生 聚合 反应,得到线性或 网状聚合物分子 。 2 乳液制备的方法及分类
S y n t h e s i s a n d Ap p l i c a t i o n o f En v i r o n me n t a l l y F r i e n d l y Wa t e r b o r n e Ac r y i f c E mu l s i o n
a c r y l i c e mu l s i o n, a n d i n ro t d u c e s he t p r o p e r t i e s a n d a p p l i c a t i o n o f wa t e r b o me a c r y l i c a c i d a s a k i n d o f b u i l d i n g ma t e r i a 1 . Ke ywo r d s:a c r y l i ca c i d ;e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n: p o l y me r i z a t i o n
水性丙烯酸
水性丙烯酸树脂体系水性涂料,包括水性木器漆是以水为分散介质和稀释剂的涂料。
不常用的溶剂型涂料不同,其配方体系是一个更加复杂的体系。
配方设计时,不仅要关注聚合物的类型、乳液及分散体的性能,还需要合理选择各种助剂并考虑到各成分之间的相互影响进行合理匹配。
有时还要针对特殊要求选用一些特殊添加剂,形成适用的配方。
配方的基本组成1) 水性树脂:这是成膜的基料,决定了漆膜的主要功能。
2) 成膜助剂:在水挥发后,使乳液或分散体微粒形成均匀致密的膜,并改善低温条件下的成膜性。
3) 抑泡剂和消泡剂:抑制生产过程中漆液中产生的气泡并能使已产生的气泡逸出液面并破泡。
4) 流平剂:改善漆的施工性能,形成平整的、光洁的涂层。
5) 润湿剂:提高漆液对底材的润湿性能,改进流平性,增加漆膜对底材的附着力。
6) 分散剂:促进颜填料在漆液中的分散。
7) 流变助剂:对漆料提供良好流动性和流平性,减少涂装过程中的弊病。
8) 增稠剂:增加漆液的黏度,提高一次涂装的湿膜厚度,并且对腻子和实色漆有防沉淀和防分层的作用。
9) 防腐剂:防止漆液在贮存过程中霉变。
10) 香精:使漆液具有愉快的气味11) 着色剂:主要针对色漆而言,使得水性漆具有所需颜色。
着色剂包括颜料和染料两大类,颜料用于实色漆(不显露木纹的涂装),染料用于透明色漆(显露木纹的涂装)。
12) 填料:主要用于腻子和实色漆中,增加固体分并降低成本。
13) pH 调节剂:调整漆液的pH 值,使漆液稳定。
14) 蜡乳液或蜡粉:提高漆膜的抗划伤性和改善其手感。
15) 特殊添加剂:针对水性漆的特殊要求添加的助剂,如防锈剂(铁罐包装防止过早生锈)、增硬剂(提高漆膜硬度)、消光剂(降低漆膜光泽)、抗划伤剂、增滑剂(改善漆膜手感)、抗粘连剂 (防止涂层叠压粘连)、交联剂(制成双组分漆,提高综合性能)、憎水剂(使涂层具有荷叶效应)、耐磨剂(增加涂层的耐磨性)、紫外线吸收剂(户外用漆抗老化,防止发黄)等。
耐酸型水性丙烯酸酯乳液的制备及性能
收稿日期:2018-01-16. 基金项目:沈阳市科技计划项目(F16-154-9-00). 作者简介:张爱玲(1964-),女,辽宁盖州人,教授,博士,主要从事功能高分子材料等方面的研究.
本文已于 2019-05-0816∶01在 中 国 知 网 优 先 数 字 出 版.网 络 出 版 地 址:http:∥ kns.cnki.net/kcms/detail/21.1189.T. 20190507.1544.042.html
(SchoolofScience,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110870,China)
Abstract:Aimingatthepooracidresistanceofwaterborneacrylateemulsion,anovelemulsiontakingthe epoxyresinasamodifier,methylmethacrylate(MMA)asahardmonomerandbutylacrylate(BA)/ethyl acrylate(EA)asafunctionalmonomerwassynthesizedwiththepreemulsificationprocessandsemicontinuous seedemulsionpolymerizationmethod.Themodificationeffectofepoxyresinwasanalyzedwiththeinfrared spectroscopy(FTIR),thermogravimetricanalyzer(TGA)andrheometer.Inaddition,theinfluenceof modifiedemulsion,AES,PEG400andOBSH onthesolidcontent,wettabilityandacidresistanceof compositecoatingwasoptimizedthroughorthogonaltest.Theresultsshow thatthethermalstabilityof waterborneemulsionisoptimalwhenthecontentofepoxyresinis262%,andthesolidcontentreaches 444%.Theoptimum technologicalformulaofcompositeemulsioncoatingiswaterborneacrylateemulsion (150g),modified emulsion (15g),AES (10g),PEG400 (1g) and OBSH (06g). The hydrophilicityoflacquerfilm ofcompositeemulsioncoatingpreparedwithepoxyresinmodifiedemulsionis obviouslyimproved,andthecompositeemulsioncoatingcanresistacid168hattheroom temperature. Furthermore,theacidlossweightofcompositeemulsioncoatingislessthan1%.
丙烯酸酯乳液的制备实验报告
丙烯酸酯乳液的制备实验报告聚丙烯酸共聚物乳液。
一般以丙烯酸甲酯等丙烯酸低酯有机物为主要单体,与丙烯腈、苯乙烯、马来酸二丁酯、甲基丙烯酸酯、氯乙烯、偏二氯乙烯或醋酸乙烯酯共聚而成。
有时,功能单体如(甲基)丙烯酸、马来酸、富马酸、(甲基)丙烯酰胺等。
以赋予聚合物乳液一些特殊的性能。
例如,有时为了提高聚合物乳液的拉伸强度和粘结强度等力学性能,需要通过交联反应,使得线性乳液聚合物形成三维网络结构,最常用的办法就是引入含有交联基团的单体,如N-羟甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯、衣康酸单丁酯等;有时也可通过加入新型材料对其均聚或共聚改性,获得同等效果。
丙烯酸乳液作为胶黏剂使用,与其他粘合剂相比,在耐候及耐老化方面特别优异,且粘接强度高,耐水性好,弹性大,断裂伸长率高,因此被广泛应用于压敏胶、织物印染胶、静电植绒胶、纸品胶等。
分类及制备[1]根据聚合单体的不同,丙烯酸乳液可分为以下几类:纯丙、苯丙、醋丙、硅丙、氯丙乳液。
下面依次介绍。
1. 纯丙乳液纯丙乳液的聚合单体都是丙烯酸类单体,通过乳液均聚或共聚得到。
纯丙乳液的制备有三种工艺。
(1)半连续工艺:把所有的水、乳化剂和引发剂投入反应器中,如果有助剂也一并加入,搅拌升温,达到聚合温度时,向反应器中匀速地滴加预先投置在加料装置中的混合单体;加料完毕后,适当升温,并保温1-2h,然后降温至室温,调节体系pH值,出料。
(2)种子聚合法:将一定量的水、乳化剂、助剂和少量单体投入反应器中作为初始加料,搅拌,升温至聚合温度;加入引发剂引发反应,再匀速地滴加剩余的单体和引发剂;全部加料完毕后,适当升温,再保温1-2h,降至室温后调节pH值,出料。
(3)预乳化法:将全部的单体、乳化剂、引发剂、助剂和80%水加入反应器中,在室温下快速的搅拌0.5h,以至完全乳化;然后将20%的水和一部分预乳液加入反应器中,并搅拌;升温至聚合温度,反应0.5-1.0h后滴加余下的预乳化液,在3h内滴完;反应1-2h,降至室温后调节pH值,出料。
硅烷偶联剂改性水性丙烯酸酯乳液的制备及性能
Z ANG h o ,CHEN u ,FAN Gu — o g ,L fn H Z a H a od n IA—e g ,ZHA O Qi。L u— ig IH inn
( .Ke b rt r fAu ia y Ch mity & Te h oo y frCh mia n u ty,M iity o u ain。 1 y La o ao y o xl r e sr i c n lg o e clI d sr nsr fEd c t o
有限公司 , 东 肇庆Байду номын сангаас广 563) 2 2 8
摘 要 : 丙烯 酸 丁 酯 ( A) 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 ( M A) 丙烯 酸 ( 以 B 和 M 、 AA) y甲 基 丙烯 酰 氧 基 丙 和 一
基 三 甲氧 基硅烷 ( KH一7 ) 5 0 为单体 ,过硫 酸铵 为 引发 剂 , 十二 烷 基 苯磺 酸 钠 ( D S 和烷 基 酚 S B )
S an i h a x i e st fS i n e & Te h oo y,Xia 1 0 1 Un v r i o ce c y c n lg n 7 0 2 ,Ch n ;2 Zha qig Ri e s H i h Te h M a e i1 ia o n v r g — c t ra s
.
Co .,It .,Z a q n 2 2 8,Ch n ) d h o ig5 6 3 i a
Ab t a t s r c :A n fa ki d o dhe i m u so a r pa e y e uli n po y e ia i n, i hih sve e l i n w s p e r d b m so l m rz to n w c
丙烯酸酯乳液的改性及防腐涂料的制备
摘 要
水性丙烯酸防腐涂料是发展最早也是应用最广泛的水性涂料产品之一,本文从水性丙烯酸防腐涂料的成膜物丙烯酸酯乳液出发,针对水性丙烯酸涂料的耐水性、疏水性等问题,通过添加改性单体制备了改性丙烯酸酯乳液,并以改性乳液为基础制备了改性丙烯酸防腐涂料,对制备的乳液及涂料进行了性能的检测及机理分析。
首先以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁脂(BA)、丙烯酸(AA)为聚合单体,甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)为改性单体制备了氟改性丙烯酸酯乳液。以核壳乳液聚合方式制备了一系列乳液,最佳的制备工艺为乳化剂采用十二烷基苯磺酸钠(SDS)及OP-10复合乳化剂,且SDS:OP-10=2:1,引发剂的最佳添加量为单体总量的2.5%,软硬单体比6:5,DFMA的最佳添加量为6%。对乳液进行了表征与性能检测,乳液为核壳结构,热分解温度282℃,水静态接触角80.8°。相比于未改性丙烯酸涂层,改性后涂层耐蚀性能有了很大提升,对样品长时间浸泡观察发现涂层的有效防护时间为100 h,涂层的腐蚀及水在涂层中的扩散行为表现为统一的三个阶段。浸泡时间100 h后涂层的防护效果减弱,浸泡时间超过200 h后涂层完全失效。
水性丙烯酸乳液的合成
水性丙烯酸乳液的合成官仕龙;陈协;胡登华;陈思【摘要】An aqueous acrylic emulsion was synthesized by the method of emulsion polymerization with methacrylate as a functional monomer, styrene as a hard monomer and n-butyl acrylate as a soft monomer. The methacrylic acid as the functional monomer achieved water-soluble and increased the adhesion. The effects of the monomer ratio, kind and amount of initiator agent, reaction temperature, stirring speed , monomer dropping time and the holding time on the emulsion and film properties were discussed. The experimental results show that the mass proportion of methacrylate, styrene and n-butyl acrylate is 5 : 17 : 20, the dropping time of the monomer mixture is from 2 to 3 h, the use amount of initiator ammonium persulfate is 0. 7% of the monomer mass, adding dropwise simultaneously with the monomer, OP-10 and sodium lauryl sulfate were selected as the emulsifier content with 2% and 1% of the monomer mass respectively, the reaction temperature is from 75 ℃ to 85 ℃ and the stirring speed is from 200 to 300 r/min, white emulsion with obviously blue light and good stability is obtained; under 100 ℃ , colourless and transparent film with good hardness, adhesion and flexibility is obtained.%以甲基丙烯酸为功能性单体、苯乙烯为硬单体和丙烯酸正丁酯为软单体,通过3种基本丙烯酸酯类单体用乳液聚合的方法合成了一种水性丙烯酸乳液.甲基丙烯酸作为功能单体实现水溶性并增加了附着力.研究了单体配比、引发剂种类及用量、反应温度、搅拌速度、单体滴加时间和保温时间对乳液及涂膜性能的影响.实验结果表明,单体甲基丙烯酸、苯乙烯和丙烯酸正丁酯的质量配比为5∶17∶20,单体混合物的的滴加时间为2~3 h,引发剂过硫酸铵其用量为单体质量的0.7%,加入方式为与单体同时逐滴加入,乳化剂选用OP-10和十二烷基硫酸钠的复合乳化剂,其用量分别为单体质量的2%和1%,反应温度为75~85℃,搅拌速度为200~300 r/min,可以制得到稳定性很好的白色带蓝光的乳液,100℃下烘干可得到硬度、附着力和柔韧性都很好的无色透明涂膜.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2013(035)004【总页数】5页(P30-34)【关键词】丙烯酸树脂;水性;乳液聚合;过硫酸铵【作者】官仕龙;陈协;胡登华;陈思【作者单位】武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430074;武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430074;武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430074;武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TQ433.4360 引言水性丙烯酸树脂不仅具有稳定性、耐侯性、耐光性、耐化学品性等优点,而且具有防腐、耐碱、耐水、成膜性好、保色性佳、无污染、施工性能良好以及使用安全等特点[1].因此发展迅速,是水性涂料中发展最快、品种最多的无污染型涂料,已经成为水性涂料应用最多的品种[2],广泛用于水性木器漆,水性塑胶漆和水性金属漆.常用树脂水性化的途径有3种:a.使树脂成盐而溶于水;b.利用树脂骨架中的—OH或醚键等亲水基团使树脂溶于水;c.依靠表面活性剂增溶而溶于水.制造水溶性胶粘剂和涂料主要采用前两种途径,后一种途径则主要用于制造乳液[3-4].本研究通过三种基本丙烯酸酯类单体,采用半连续法乳液聚合工艺制备了一种水性丙烯酸乳液,获得了比较可靠的工艺参数.该方法简单可行、成本低廉,有利于其推广.1 实验部分1.1 药品与仪器甲基丙烯酸(MAA),化学纯,国药集团化学试剂有限公司生产;苯乙烯(ST),化学纯,国药集团化学试剂有限公司生产;丙烯酸正丁酯(BA),化学纯,国药集团化学试剂有限公司生产;OP-10,分析纯,天津科密欧化学试剂有限公司生产;十二烷基硫酸钠,分析纯,天津市博迪化工有限公司生产;过硫酸铵,分析纯,国药集团化学试剂有限公司生产;过硫酸钾,分析纯,洛阳市化学试剂厂生产;碳酸氢钠,分析纯,天津科密欧化学试剂有限公司生产;蒸馏水,实验室自制.DF-101S型恒温磁力搅拌器,郑州长城工贸有限公司生产;SRH-S 450型高速乳化机,上海世赫机电设备有限公司生产;DZF-6020真空干燥箱,上海精宏实验设备有限公司生产;HS.Z68.5型电热蒸馏水器,北京市永光医疗器械厂生产;NDJ-79旋转粘度计,同济大学机电厂生产.1.2 合成工艺将所需的原料按照配方称量好后密封备用,并将油浴锅的温度升至80℃.将OP-10置于带有搅拌器、冷凝回流管、滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中,加入部分蒸馏水,使其充分溶解.再将事先溶解好的十二烷基硫酸钠和碳酸氢钠缓冲剂也加入四口烧瓶中,搅拌充分混合.将三种单体混合均匀,然后用剩余蒸馏水溶解引发剂过硫酸铵.在四口烧瓶中加入全部混合单体,快速搅拌使其充分混合预乳化,持续约30min,之后将预乳化物全部倒出.取少部分(约总质量的5%)预乳化物加入原四口烧瓶中,加入部分引发剂溶液,80℃保温30min.分别缓慢滴加剩余混合单体和引发剂溶液,控制两者的滴加速度,使它们几乎同时滴完.滴完后,继续保温1.5h.反应完成后,冷却至室温,用质量分数10%碳酸氢钠溶液调pH至中性.过滤,出料.1.3 涂膜的制备将制备好的的水性丙烯酸乳液,用涂布器在预处理的马口铁上涂膜,然后置于烘箱中在100℃下烘30min,即得烘干的涂膜.1.4 乳液及成膜物性能的分析测定在最佳实验工艺条件下,所制得的乳液和涂膜的性能如表1.2 结果与讨论2.1 乳化剂的选择及其用量优化在乳化剂中,通常选用阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂.根据两者的特点,复合使用可以提高乳液聚合的速度[5].本实验选用阴离子型的十二烷基硫酸钠和非离子型的OP-10,为了更好的发挥两种乳化剂的“协同效应”,使用时要适当控制阴离子型跟非离子型乳化剂的比例,本体系两种乳化剂的复配比控制在1∶1~1∶2为佳[6].据此,以下实验均固定使用十二烷基硫酸钠含量为单体质量的1%和OP-10质量含量为单体质量的2%.表1 乳液及涂膜的性能指标Table 1 Performance index of emulsion andcoating项目结果测试方法外观带蓝光的白色均匀乳液目测pH值 7~7.5 酸度计黏度/(mPa·s) 108 NDJ-79旋转粘度计固含量/% 42 GB1725-79储存稳定性>6个月 GB6753离心稳定性 30min无变化离心转速为3000r/min干燥时间100℃,30min GB/T 1728-89外观平整均一、无色透明目测铅笔硬度3H GB/T 6739-2006柔韧性 6级 GB/T 1748-89附着力 2级 GB/T 1725-89耐水性优 GB/T 1733-932.2 单体配比对乳液涂膜性能的影响在过硫酸铵、OP-10和十二烷基硫酸钠用量不变,反应温度为80℃,搅拌速度为250r/min,单体滴加时间为3h的情况下,讨论单体甲基丙烯酸、苯乙烯和丙烯酸正丁酯的质量配比对涂膜性能的影响.实验结果见表2.表2 单体配比对乳液涂膜性能的影响Table 2 Effect of the mount of monomer ratio on emulsion coatingMAA∶ST∶BA(质量比)乳液外观涂膜外观附着力(级)铅笔硬度5∶20∶20 白色乳液透明、有明显裂缝——4H 5∶18∶20 带蓝光的白色乳液透明、有细小裂缝——3H 5∶17∶20 带明显蓝光的白色乳液透明、平整、光滑、无裂缝2 3H 5∶15∶20 白色乳液透明、平整、无裂缝 3 1H5∶17∶22 白色乳液透明、平整、光滑、无裂缝2 1H 5∶17∶17 白色乳液透明、平整、光滑、无裂缝3 2H 5∶17∶15 白色乳液透明、平整、无裂缝4 2H由表2可知,软硬单体的配比对涂膜性能有着很大影响.前四组实验表明,随着硬单体用量的增多,涂膜的硬度增大.当苯乙烯的含量过多时,会造成涂膜变脆,出现裂缝;综合以上数据可确定MAA∶ST∶BA的最佳单体质量配比为5∶17∶20. 2.3 引发剂对乳液性能的影响2.3.1 引发剂种类的影响实验中考查了两种水溶性引发剂——过硫酸铵和过硫酸钾.这两种引发剂的比较如表3.由表3可知,用过硫酸铵的效果明显优于过硫酸钾,得到的乳液颗粒更均匀,不易凝胶,乳液耐水性也更好,所以,实验中选择前者.另外,由于过硫酸铵具有一定的危险性,受高热或撞击时即爆炸,且与还原剂、有机物、易燃物如硫、磷或金属粉末等混合可形成爆炸性混合物,在使用时应特别注意.2.3.2 引发剂用量的影响在 MAA、ST、BA的单体质量配比为5∶17∶20,OP-10和十二烷基硫酸钠用量不变,反应温度为80℃,搅拌速度为250r/min,单体滴加时间为3h的情况下,讨论过硫酸铵为单体的不同质量用量时对乳液性能的影响.实验结果见表4.表3 过硫酸铵和过硫酸钾的性质比较Table 3 Comparison of the nature of ammonium persulfate and potassium persulfate性质过硫酸铵过硫酸钾半衰期数据(pH=4~5)40℃,1030h 60℃,38.5h 80℃,2.1h 100℃,0.17h 45℃,292h 60℃,33h 70℃,7.7h 80℃,1.5h水溶性较好较差对乳液耐水性影响好较差表4 过硫酸铵用量对乳液性能的影响Table 4 Effect of the amount of ammonium persulfate on emulsion properties过硫酸铵/% 乳液外观黏度/(mPa·s)储存稳定性冻融稳定性涂膜耐水性0.4 白色乳液 12 稳定,不分层分层差0.5 白色乳液 36 稳定,不分层分层良0.6 带蓝光的白色乳液 65 稳定,不分层不分层优0.7 带明显蓝光的白色乳液 108 稳定,不分层不分层优0.8 白色乳液,有大颗粒 120 稳定,不分层不分层——0.9 部分凝胶————————为聚合反应的引发剂,首先分解产生自由基,并引发单体聚合.由表4可知,当过硫酸铵的加入量太少,分解产生的自由基不足以使单体反应完全,因而合成的乳液稳定性较差,随着过硫酸铵用量的增加,反应活性中心增多,使得聚合反应容易进行,乳液黏度增大,乳液稳定性提高.过硫酸铵用量太多会分解产生过多的自由基,使反应剧烈,甚至爆聚,因而合成的乳液出现凝胶[7].由上可知,引发剂的最佳用量为单体总质量的0.7%.2.4 反应温度对乳液聚合的影响反应温度不仅影响聚合反应的速度,还会改变引发剂的半衰期而影响其引发活性.在MAA、ST、BA的单体质量配比为5∶17∶20,OP-10和十二烷基硫酸钠用量不变,以及搅拌速度为250r/min,单体滴加时间为3h的情况下,实验选择了三个温度范围进行比较,实验结果见表5.表5 反应温度对乳液聚合的影响Table 5 Effect of reaction temperature on emulsion polymerization温度范围反应情况乳液外观<75℃ 聚合速率慢,引发不充分水油分离,可明显闻到单体气味75~85℃ 平稳聚合带蓝光的白色乳液>85℃ 凝胶——由表5可知,温度过低,引发剂分解慢,导致反应速度慢,单体聚合不完全;温度过高,反应速度过快,引发活性大,单体局部聚合过快易导致爆聚.小于75℃和大于85℃两种情况都会造成乳液聚合效果不好.所以最适合温度选择在75~85℃.2.5 搅拌速度对乳液的影响在MAA、ST、BA的单体质量配比为5∶17∶20,过硫酸铵用量为单体总质量的0.7%,OP-10和十二烷基硫酸钠的用量不变,单体滴加时间为3h的情况下,讨论搅拌速度对乳液的影响.结果如表6所示.表6 搅拌速度对乳液性能的影响Table 6 Effect of stirring speed on emulsion properties搅拌速度/(r/min)乳液性能100 反应缓慢,乳液有很浓的单体气味200 反应平稳,乳液颗粒均匀300 反应平稳,乳液颗粒均匀400 泡沫很多,反应过快,有部分凝胶在乳液聚合过程中,搅拌的一个重要作用是把单体分散成单体珠滴,并有利于传质和传热[8].当搅拌速度过慢,反应液混合不均匀,在烧瓶壁有结胶现象;但搅拌强度太高时,一方面会使乳胶粒数目减少,乳胶粒直径增大及聚合反应速率降低,同时会使乳液产生凝胶,甚至破乳;另外,搅拌强度大时,混入乳液聚合体系中的空气增多,空气中的氧是自由基反应的阻聚剂,故会使聚合反应速率降低.同时在高温下,空气中的氧也能使双键氧化.过于剧烈的机械作用也会使乳胶粒和水相之间的摩擦力增大,致使水化层变薄,会使乳液产生凝胶或破乳,稳定性下降.由表6的实验数据可知,最适宜的搅拌速度为200~300r/min.2.6 反应时间对乳液的影响2.6.1 单体滴加时间的影响单体滴加时间不但影响乳胶粒粒径的大小及分布,也影响到乳液的流变性[9].表7讨论了在 MAA,ST,BA的单体质量配比为5∶17∶20,过硫酸铵用量为单体总质量的0.7%,OP-10、十二烷基硫酸钠的用量不变,搅拌速度为250r/min的情况下,单体滴加时间对乳液的影响.表7 单体滴加时间对乳液的影响Table 7 Effect of monomer dropping time on emulsion滴加时间/h 乳液聚合情况1聚合过快,凝胶2平稳聚合,得到带蓝光的白色乳液3平稳聚合,得到带蓝光的白色乳液4得到的乳液有很浓的单体气味若单体滴加时间太短,聚合反应不能平稳发生,反应速率太快,导致凝胶;但滴加时间过长,引发剂来不及引发单体聚合就发生偶合终止,那之后滴加的单体不能聚合,此时固含量很小,得到的乳液有很浓的单体气味,并不是理想中的乳液.因此,最佳的滴加时间为2~3h.2.6.2 保温时间的影响保温时间的长短取决于引发剂的半衰期,80℃下过硫酸铵的半衰期为2.1h,所以在这种情况下,引发剂滴完之后最佳的保温时间应该是2h 左右,过短会导致单体反应不完全,过长则是浪费时间,做无用功.3 结语a.以甲基丙烯酸为功能性单体、苯乙烯为硬单体和丙烯酸正丁酯为软单体,通过半连续法乳液聚合工艺制备了合成了一种性能良好的水性丙烯酸乳液.最佳工艺条件是:单体甲基丙烯酸、苯乙烯和丙烯酸正丁酯的质量配比为5∶17∶20,单体混合物的的滴加时间为2~3h;引发剂选择过硫酸铵,其用量为乳液总质量的0.7%,加入方式为与单体同时逐滴加入,乳化剂选用OP-10和十二烷基硫酸钠的复合乳化剂,质量分数分别为2%和1%,反应温度75~85℃,搅拌速度200~300r/min,单体滴加结束后保温2h左右,可以得到稳定性很好的白色带蓝光的乳液.b.将上述乳液进行涂膜,100℃下烘30min,得到平整均一、无色透明的涂膜,此涂膜铅笔硬度为3H,柔韧性6级,附着力2级,耐水性优.参考文献:[1]吴跃焕.木器涂料用高固含量苯乙烯一丙烯酸酷微乳液的合成及机理研究[D].广州:华南理工大学,2003:8.[2]涂伟萍.水性涂料[M].北京:化学工业出版社,2006:216.[3]赵全生.我国丙烯酸树脂漆的进展[J].中国涂料,1996(6):5-15. [4]潘祖仁.高分子化学[M].北京:化学工业出版社,1995.[5]Atik S S,Thomas J K .Photochemistry in polymerized Micr Oemul Sion System[J].J Am Chem Soc,1982,104:5868-5876.[6]钟强锋.水性丙烯酸树脂的合成及其改性的研究[D].广州:广东工业大学,2007:5.[7]张光霞,韩雪峰,田华.聚丙烯酸酯乳液的制备及其性能测定[J].研发前沿,2009,17(20):18-19.[8]苗小,孙道兴,于健.外交联功能型丙烯酸乳液涂料的制备[J].化学与黏合,2011,33(1):5-8.[9]吴胜华,姚伯龙,陈明清,等.功能型丙烯酸乳液的合成及其性能[J].江南大学学报,2003,2(3):293-296.。
水性丙烯酸树脂的设计合成及应用
水性丙烯酸树脂的设计合成及应用一、本文概述水性丙烯酸树脂作为一种重要的高分子材料,在涂料、粘合剂、油墨等领域具有广泛的应用。
本文旨在全面介绍水性丙烯酸树脂的设计合成方法、性能特点以及在实际应用中的优势。
文章首先概述了水性丙烯酸树脂的发展历程和现状,然后详细阐述了水性丙烯酸树脂的合成原理和技术,包括原料选择、反应条件控制以及聚合反应动力学等方面的内容。
接着,文章重点分析了水性丙烯酸树脂的物理化学性质,如分子量分布、玻璃化转变温度、耐水性、耐候性等,以及这些性质对其应用性能的影响。
文章探讨了水性丙烯酸树脂在涂料、粘合剂、油墨等领域的具体应用案例和市场前景,以期为读者提供全面而深入的了解,推动水性丙烯酸树脂的进一步研究和应用。
二、水性丙烯酸树脂的设计水性丙烯酸树脂的设计是水性涂料领域的关键技术之一,其目标是开发出性能优异、环保友好的树脂,以满足日益增长的环保需求和市场要求。
在设计水性丙烯酸树脂时,需要综合考虑分子结构、官能团、分子量分布、亲水亲油平衡(HLB值)等因素。
分子结构设计是水性丙烯酸树脂设计的核心。
通过选择合适的丙烯酸单体,如甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)等,并调整单体的配比,可以调控树脂的硬度、柔韧性、耐候性、耐水性等性能。
同时,引入功能性单体,如羟基丙烯酸酯、羧基丙烯酸酯等,可以赋予树脂特殊的功能,如交联性、自乳化性、耐水性等。
官能团的引入对于水性丙烯酸树脂的性能也至关重要。
官能团可以影响树脂的分子间相互作用、相容性以及界面性能。
例如,引入羟基或羧基官能团可以提高树脂的水分散性,同时增加其与基材的粘附力;引入氨基或酰胺官能团可以提高树脂的耐水性和耐化学腐蚀性能。
分子量分布也是水性丙烯酸树脂设计中的重要因素。
通过控制聚合反应的条件,如温度、引发剂浓度、反应时间等,可以得到不同分子量分布的树脂。
分子量分布越窄,树脂的性能越稳定;而分子量分布适当拓宽,则可以提高树脂的柔韧性和抗冲击性能。
水性丙烯酸树脂工艺与配方设计
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第一节 概 述
以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及苯乙烯等乙烯基类单体为主要原料 合成的共聚物称为丙烯酸树脂,以其为成膜基料的涂料称作丙烯
酸树脂涂料。 该类涂料具有色浅、保色、保光、耐候、耐腐蚀和耐污染等优点,
使用温度范围宽,已广泛应用于汽车、飞机、机械、电子、家具、建 筑、皮革涂饰、造纸、印染、木材加工、工业塑料及日用品的涂饰。
其中水性丙烯酸烯树脂涂料的研制和应用始于50年代,70年 代初得到了迅速发展,与传统的溶剂型涂料相比,水性涂料具有价格 低、使用安全,节省资源和能源,减少环境污染和公害等优点,因而 已成为当前涂料工业发展的主要方向之一。
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涂料用丙烯酸树脂也经常按其成膜特性分为:热塑性丙烯酸 树脂和热固性丙烯酸树脂。 热塑性丙烯酸树脂其成膜主要靠溶剂或分散介质(常为水)挥发使大 分子或大分子颗粒聚集融合成膜,成膜过程中没有化学反应发生,为
然后根据性能要求确定单体组成、玻璃化温度(Tg)、溶剂组
成、引发剂类型及用量和聚合工艺;
最终通过实验进行检验、修正,以确定最佳的产品工艺和配方。 其中单体的选择是配方设计的核心内容。
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一、单体的选择
为方便应用,通常将聚合单体分为硬单体、软单体和功能 单体三大类。
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其它功能单体有:丙烯酰胺(AAM)、羟甲基丙烯酰胺 (NMA)、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和甲基丙烯酸乙酰乙酸 乙酯(AAEM)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯 酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)等。
功能单体的用量一般控制在1%~6%(mass ratio),不能太多,否 则可能会影响树脂或成漆的贮存稳定性。乙烯基三异丙氧基硅烷单体由 于异丙基的位阻效应,Si-O键水解较慢,在乳液聚合中其用量可以提 高到10%,有利于提高乳液的耐水、耐候等性能,但是其价格较高。
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1.2研究背景
1.2.1丙烯酸乳液简介
目前市场上大量使用的胶黏剂为丙烯酸乳液, 它具有透明度高、耐热、耐光、耐老化等特点。
1.2.2优点
数码打印纸涂层往往需要大量的胶黏剂,而原 材料与加工产品之间巨大的利润空间,自主研制 开发丙烯酸乳液胶黏剂具有很好的发展空间。
2实验流程
2.1研究方案
单 体: 丙烯酸丁酯(BA), 甲基丙烯酸甲酯(MMA) 苯乙烯(ST) 丙烯酰胺(AM) (功能性单体) 乳化剂:TX-10,K12,PVA 引发剂:过硫酸铵(NH4)2S2O8 聚合法: 自由基聚合
3.1软/硬单体配比
单体 Tg/℃ Tg/℃ Tg/℃ BA:MMA:ST 理论 实际
丙烯酸丁酯(BA) 55
70:15:15
60:10:30
-23
-11 3
-8
4 18
甲基丙烯酸甲 酯(MMA)
苯乙烯(ST)
105 50:30:20 100
45:25:30
10
25
3.2乳化剂和PVA的选择
乳化剂 动力粘度 PVA 乳液外观 稳定性 mPa· S(18℃) 泡沫多 微荧光 50~100 50~100 一般 好 分层 差 好
1799
COOC4H9
COOCH3
OH (NH4)2S2O8 +H2O
CH3 CH2 CH
m
CH2
C
n
CH2
CH
x
CH2
CH
y
COOC4H9
COOCH3
CONH2
2.4 影响因素
单体配比
乳液 聚合
温度控制
乳化剂
3 分析对比
外观 黏度 固含量 乳液物化性 能分析 成膜性 电镜SEM 玻璃化温度Tg
单体
功能性单体 H2O
200g NaHCO3
12g TX-10 560g PVA
2g
6g 15g
(NH4)2S2O8 1.8g
3.2 其他物化性能的分析
条件限制,以下更能实际反映乳 液性质的实验数据未能进一步分析:
电子显微镜图像(SEM) 玻璃化温度(Tg) 乳液粒径分布和平均粒径
ありがとうございます
防水涂层用胶黏剂—水性丙烯 酸乳液的制备及其在相纸中的运用
前言 实验流程 分析对比 运用
1 前言
1.1纸张涂层简介
数码打印纸涂层主要由水、胶黏剂、 填料、助剂等组成。
水分在干燥过程中蒸发,依靠胶黏剂成膜 把填料等固着在涂层上。 防水PP纸就是在PP纸基上涂布防水涂层 而成。因其具有价格便宜、使用方便等特点, 在婚纱摄影,艺术玻璃,广告材料制作等方面 有着广泛的用途。
TX-10,K12 205 TX-10
TX-10
TX-10
无絮凝物 205 荧光明显 絮凝物多 217 无荧光 无絮凝物 117 荧光明显
≈1500
>6000
3.3 实际数据与理论数据对比
理论值
外观 动力黏度 含固量 Tg 成膜性 乳白色泛荧光 很大 28.8% 20℃ 透明无气孔
实际测量值
乳白色泛荧光 >6000mPa· s 28.6% 没有设备 透明无气孔
2.2聚合工艺
①在装有冷凝管温度计、滴液漏斗、搅拌器的四口烧瓶
中加入PVA水溶液、 NaHCO3 ②加入(NH4)2S2O8水溶液。 ③加单体于漏斗中,3h滴加完毕。
、 TX–10 、
H2O,调节Байду номын сангаас
温度50~90℃,充分搅拌。
④继续保温1h后,冷却至室温,出料。
2.3反应原理
CH3 m CH2 CH + n CH2 C + x CH2 CH + yCH2 CH CONH2 CH2 CH