環(huán)保型水性丙烯酸乳液合成及應(yīng)用

鄒家民

（中海油信息科技有限公司惠州分公司，廣東惠州 516086）

環(huán)保型水性丙烯酸乳液合成及應(yīng)用

鄒家民

（中海油信息科技有限公司惠州分公司，廣東惠州 516086）

介紹丙烯酸乳液的反應(yīng)原理及組成，論述丙烯酸乳液的合成方法，介紹水性丙烯酸作為一類(lèi)建筑材料的性能和在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

丙烯酸；環(huán)保；聚合反應(yīng)

丙烯酸乳液是一類(lèi)重要的涂料組分，廣泛應(yīng)用在建筑、機(jī)械、造紙、汽車(chē)等領(lǐng)域。丙烯酸乳液具有成膜快，乳液透明度高，耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，除此之外，傳統(tǒng)的涂料含有有機(jī)溶劑，多數(shù)為有毒溶劑，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康危害較大，而環(huán)保型水性丙烯酸乳液由于是以丙烯酸酯類(lèi)化合物單體作為連續(xù)介質(zhì)，以水作為分散介質(zhì)混合后得到均勻穩(wěn)定的乳濁液，因此，丙烯酸乳液毒性較低或無(wú)毒，被認(rèn)為是環(huán)保型涂料。

1 反應(yīng)原理

根據(jù)酯化反應(yīng)和聚合反應(yīng)的原理，丙烯從石油中分離出來(lái)，氧化成丙烯酸，丙烯酸和醇發(fā)生反應(yīng)得到酯，在乳化劑的作用下，丙烯酸酯類(lèi)、甲基丙烯酸酯類(lèi)和其他烯類(lèi)單體和水形成乳濁液。一般水的含量為50%左右，引發(fā)劑分解出的自由基引發(fā)丙烯酸酯類(lèi)、甲基丙烯酸酯類(lèi)和其他烯類(lèi)單體的自由基發(fā)生聚合反應(yīng)，得到線性或網(wǎng)狀聚合物分子。

2 乳液制備的方法及分類(lèi)

2.1 乳液的分類(lèi)

按照產(chǎn)品成分的不同，丙烯酸乳液主要可以分為純丙烯酸乳液、苯乙烯改性丙烯酸乳液和有機(jī)硅改性丙烯酸乳液等。按照丙烯酸乳液聚合方法的不同可以分為核殼聚合，無(wú)皂乳液聚合，微孔乳液聚合，超乳液聚合，互穿網(wǎng)絡(luò)乳液聚合，輻照乳液聚合等。

線性結(jié)構(gòu)的丙烯酸乳液聚合物對(duì)溫度比較敏感，溫度高時(shí)，乳液涂料軟化，黏度變大；低溫時(shí)，變脆，乳液涂膜容易斷裂，吸水率變大。采用殼核乳液聚合的方法并加入一種或多種功能單體可以制得交聯(lián)型丙烯酸聚合物乳液，聚合物分子具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，力學(xué)強(qiáng)度高，柔韌性好，有較好的斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度，耐水性好，有較低的成膜溫度。

2.2 純丙烯酸乳液的制備

利用核殼聚合半連續(xù)法制備純丙烯酸乳液時(shí)，先分別制備核預(yù)乳液和殼預(yù)乳液，然后分別進(jìn)行核聚合和殼聚合反應(yīng)。

（1）核預(yù)乳液的制備。以丙烯酸丁酯為黏性單體，以甲基丙烯酸甲酯為內(nèi)聚單體，以丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸為功能單體，以去離子水為溶劑，按照15∶6∶6∶1∶45的比例配制，再加入微量的辛基苯酚聚氧乙烯醚為乳化劑，在40℃的溫度下均勻攪拌，得到核預(yù)乳液。

（2）殼預(yù)乳液的制備。以丙烯酸丁酯為黏性單體，以甲基丙烯酸甲酯為內(nèi)聚單體，以丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸為功能單體，以去離子水為溶劑，按照35∶14∶14∶4∶45的比例配制，再加入微量的辛基苯酚聚氧乙烯醚為乳化劑，在40℃的溫度下均勻攪拌，得到核殼乳液。

（3）核聚合。以十二烷基硫酸鈉和過(guò)硫酸鉀為陰離子型引發(fā)劑，將核預(yù)乳化液溫度保持在40℃，攪拌，升溫至80℃，加入少量引發(fā)劑。當(dāng)乳液顏色變成微藍(lán)色，說(shuō)明已經(jīng)發(fā)生共聚反應(yīng)，持續(xù)攪拌，使反應(yīng)徹底，得到核乳化液

（4）殼聚合。以十二烷基硫酸鈉和過(guò)硫酸鉀為陰離子型引發(fā)劑，將引發(fā)劑溶解在去離子水中，保持上述步驟（3）條件不變的情況下，向核乳化劑中同步滴加核預(yù)乳化液和引發(fā)劑溶液，保持核乳化液無(wú)剩余，使所產(chǎn)生的共聚物結(jié)構(gòu)比較一致，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后，溫度冷卻至室溫，加入氨水，調(diào)節(jié)pH值為7，得到丙烯酸乳液。

3 丙烯酸乳液的應(yīng)用

自交聯(lián)型純丙烯酸乳液具有防水防銹的功能，加入水泥砂漿后成為聚合物水泥砂漿，具有優(yōu)異的黏結(jié)、防滲、防水、防腐、抗裂、抗凍、抗氯離子滲透、耐沖磨、耐老化等性能，適用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)的防滲、防水、防腐護(hù)面和修補(bǔ)材料，丙烯酸乳液砂漿由于其具有防水、防滲、耐鹽、耐堿、耐油脂礦物油和低濃度酸的能力，丙乳砂漿與同灰砂和普通水泥砂漿相比，與老砂漿及鋼板的黏結(jié)強(qiáng)度提高4倍以上。

以丙烯酸乳液為成膜物，添加顏填料、防閃銹劑、分散劑、基材潤(rùn)濕劑、消泡劑和增稠劑等助劑的高分子聚合物乳液可以作為建筑內(nèi)外墻和屋面的彈性涂料使用。

以丙烯酸及苯乙烯為主要原料聚合制得的高分子苯丙乳液粒子細(xì)、粒徑分布窄，黏度適中，具有較好的鈣離子穩(wěn)定性和稀釋穩(wěn)定性，適合和水泥共同使用。機(jī)械穩(wěn)定性及凍融穩(wěn)定性號(hào)，且生產(chǎn)成本低，但苯丙乳液涂膜硬度和耐水性較差。

用種子乳液聚合法，在殼預(yù)乳液中加入有機(jī)硅，制得的有機(jī)硅改性丙烯酸乳液吸水率低，硅含量過(guò)高時(shí)聚合物交聯(lián)度增大，涂膜拉伸強(qiáng)度提高[2]，有良好的耐沾污性，可以作為墻彈性涂料，其墻體表面不易開(kāi)裂，主要用于建筑物室內(nèi)廚房和衛(wèi)生間的防水涂料。

4 結(jié)語(yǔ)

丙烯酸乳液具有環(huán)保，相對(duì)較好的穩(wěn)定性，制作工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，可以作為一種優(yōu)良的建筑類(lèi)涂料。各種改性丙烯酸乳液進(jìn)一步提高了純丙烯酸乳液的耐候性和耐水性等。隨著合成工藝的提升，配方的改進(jìn)和生產(chǎn)規(guī)模變大，新型性能丙烯酸乳液將不斷產(chǎn)生。

[1] 金谷.表面活性劑化學(xué)[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

[2] 馬紅霞，李耀倉(cāng)，魏凡，等.丙烯酸酯乳液的合成及改性研究[J].中國(guó)膠粘劑，2012，21（6）：14-18.

Synthesis and Application of Environmentally Friendly Waterborne Acrylic Emulsion

Zou Jia-min

This paper introduces the reaction principle and composition of acrylic emulsion，discusses the synthetic method of acrylic emulsion，and introduces the properties and application of waterborne acrylic acid as a kind of building material.

acrylic acid；environmental protection；polymerization

TQ637

B

1003-6490（2017）01-0034-01

2017-01-08

鄒家民（1983—），男，海南海口人，工程師，主要從事石油化工生產(chǎn)技術(shù)及信息化管理工作。