乳化劑對丙烯酸乳液性能的影響

霍堂英

摘 要：市場銷售的活性乳化劑的基本單體，包括丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯：通過無乳液，無預乳化半連續(xù)聚合，顆粒度分析制作馬來酸類型的反應性乳化劑，然后用NIR，SEM，納米激光粒度儀等對乳液進行合成從而確定乳液的硬度結構和性質，并測試膜的特性的量以研究單體的轉化率和乳液的穩(wěn)定性。與由十二烷基硫酸鹽（SDS）丙烯酸乳液作為乳化劑制備的膠乳膜相比，膠乳顆粒分布的粘度，尺寸和效果以及膠乳膜的耐水性，硬度和粘附性都比較好。結果表明，無皂乳液的膠乳粒徑大于具有最復雜乳液膜性能的常規(guī)乳液。

關鍵詞：乳化劑；丙烯酸乳液；性能；影響

常規(guī)乳化劑通過物理方式結合到膠乳顆粒的表面上，并且是符合由外部環(huán)境影響遷移分析的主題，例如膜穩(wěn)定性，膜強度，耐化學性和反應速度，還有產品的穩(wěn)定性。反應性乳化劑與聚合物化學結合，克服了傳統(tǒng)乳化劑的缺點，并且在過去幾年中具有很大的熱點。

1實驗部分

1.1原料

丙烯酸丁酯（BA），甲基丙烯酸甲酯（MMA），丙烯酸羥丙酯（HPA），上海佳美精密化工有限公司；以及硫酸鉀（KI，S）NaHCO3（），馬來酸酐，無水乙酸鈉，十二烷基硫酸鈉（SDS），用于分析評價國藥化學試劑有限公司；十二烷醇-9-乙氧基化物（AE（）_ 9，工業(yè)級），海安縣國家化工有限公司。

1.2馬來酸類反應性乳化劑的制備

分別在三個燒瓶中加入29.059十二烷氧基乙基醚-9-（AE）（9）4.909 0.349馬來酸酐，無水乙酸鈉，加熱至60℃，然后將三種試劑完全混合，然后將溫度升至80℃，攪拌幾個小時后將溫度降至60℃并緩慢滴加5%氫氧化鈉溶液直至系統(tǒng)的pH達到6。

1.3丙烯酸酯乳液的制備

將4，059 MMA，4，959 BA，O.089 KPS，O.089 NaHC（）H 359，水和適量的乳化劑混合一下，再將18，000 rpm攪拌1分鐘后均質化5分鐘得到乳液乳液前體，為了將速度控制在3rpm，放置四個沙丘燒瓶并通過將溫度調節(jié)至82℃而使其均勻沉淀，直至乳液變?yōu)樗{色，此外，將預乳液（22.959MMA，28.059BA，0.249hPa，水（459）和適量的乳化劑，乳化條件跟前面一樣）以均勻的速度滴入藍色乳液中，在3小時后降低速度至280REV / min，并且反應2小時。然后將其在8℃的條件下加熱數(shù)小時，將攪拌速度調節(jié)至250rpm并保持1小時。將混合物冷卻至常溫，得到丙烯酸酯乳液。將膠乳薄膜產生的丙烯酸乳液在馬口鐵板上用玻璃和150μm長的涂膜器涂勻，然后在相對濕度下干燥25小時，得到乳膠膜。

1.4測試與表征

通過質量檢測法測定單體和凝膠分數(shù)的轉化率。顯示起始材料的總質量，WZ物質的揮發(fā)性組分的質量，s是固體含量，w用顯示添加單體的總質量。下一個：% - [（w，x s-w ：） /w]*100%是其轉換率。凝膠分數(shù)：用乳液，反應器壁和攪拌器收集聚集體，混合并使其干燥恒重（M）。所以凝膠比例%-M /恒重×100%化學穩(wěn)定性：在乳液中加入1%CaCl2溶液4：1（質量比）（7），觀察光束或凝膠48小時后是否已經形成?；旌鲜褂肈v II +旋轉粘度計（Bolly Fly Company，USA）但必須保證其溫度為25℃。T∈G∈460紅外光譜儀（Nikoli）測定乳液粘度（測定膠乳顆粒的大小和分布）用于監(jiān)測SU-PRA 55場發(fā)射掃描電子顯微鏡（Zeiss Zhesi）膠乳顆粒的形態(tài)，測量聚合物的紅外光譜。 HARKBsPCA（北京HAKO儀器測試有限公司），測量水乳膠膜的接觸角；測量吸收率，附著力，涂層鉛筆硬度，分別用標準HG / T3344-2012，GB / T17201979和B / T 6739-2006測量。

2結果與討論

2.1紅外光譜分析

由特別生產的反應性乳化劑，用SDS制備的乳化劑和不含皂組分的乳液制成的乳液的紅外光譜用乳化劑制備。 1734cm在反應性乳化劑譜中表示為C—（）伸縮振動，（159）cm是C—L，伸縮振動峰，兩者顯示反應性乳化劑成功合成。現(xiàn)有的無皂乳液在相同波長下顯示出特有的吸收峰。 OH 29j8cml是相反的伸縮振動1734cml處是C-（）的來回振動，但1，451 cm-1-CH：是彎曲振動； 1239 cm_1-C-（）_ C-來回振動，振動為1167 cm_1-是骨架振動，以上幾點說明了在拉伸振動峰值時可以更完全聚合。

2.2乳化劑對單體轉化率的影響

乳化劑的使用量對單體轉化率的影響：隨著乳化劑的使用量的增加，單體的轉化率首先增加然后再減少，這是因為增加乳化劑的量可以促進單體從電荷中分散并增加單體的轉化率。然而，過量的乳化劑會誘導氯化以使聚合體系不穩(wěn)定并降低單體轉化程度。由反應性乳化劑產生的沒有皂的乳液的轉化率略高于常規(guī)乳液。當反應性乳化劑的量為4.5%時，單體轉化率可達到96%。

2.3乳化劑對乳膠粒粒徑及其分布的影響

粒度乳化劑，乳膠顆粒分布的影響：膠乳乳液的正常粒徑（83.97至99.87）小于無皂乳液（133.5-159.1nm）。在不含皂的乳液體系中，膠乳顆粒的尺寸首先隨乳化劑的量增加而增加，待增加到一定程度時開始降低。這是因為隨著反應性乳化劑的量增加，聚合體系中初始膠乳顆粒的數(shù)量增加，并且膠乳顆粒的尺寸相應地減小。當乳化劑的量達到一定水平時，均聚的可能性增加。膠乳的粒度分布以單分散的形式給出。當乳化劑的量為3.0%至4.5%，乳化劑的量為5%至5.j%時，通過上述反應性乳化劑獲得的膠乳顆粒的PDI低于SDS，最后一個PDI小于第一個PDL。因此，如果乳化劑的量在一定范圍內，則通過反應性乳化劑獲得的乳液膠乳顆粒更加分散。以膠乳顆粒的Si形式獲得的常規(guī)乳液膠乳顆粒的SEM圖像顯示無皂膠乳乳液顆粒具有均勻的尺寸和規(guī)則的球形結構。常規(guī)的膠乳顆粒尺寸一般不均勻，而且形狀不同，通常會有一些顆粒相互粘連。

2.4乳化劑對乳液穩(wěn)定性的影響

聚合穩(wěn)定性可以由聚合反應后得到的凝膠分數(shù)表示，凝膠分數(shù)越小，聚合穩(wěn)定性也就越好。如表1顯示的常規(guī)乳液的聚合穩(wěn)定性大于無皂乳液的聚合穩(wěn)定性。反應乳化劑的數(shù)量是一個重要的影響因素。當其為1%時，凝膠含量最低，聚合穩(wěn)定性最佳。關于乳液的化學穩(wěn)定性，無皂乳液的化學穩(wěn)定性隨著反應性乳化劑的量增加而增加。當反應性乳化劑的量為4.5%或更多時，添加（，acl?。┤橐阂膊粫l(fā)生變化，因為它具有良好的化學穩(wěn)定性。加入CaLII后！在常規(guī)乳液中，凝膠迅速變成凝膠，其化學穩(wěn)定性明顯高于無皂乳液。它可以與乳化劑和乳膠顆粒配合使用。結合形式基于反應性乳化劑化學鍵合到膠乳顆粒表面。 但是SI）卻是通過物理的方式吸附在膠乳顆粒的表面上。CaCl：加進去后轉移乳化劑，結果往往會使乳液的穩(wěn)定性降低。

2.5乳化劑對乳液粘度的影響

乳化劑用量對乳液粘度的影響。隨著乳化劑的量的增加，無皂乳液的粘度首先會增加然后會降低但最終又會增加，對應膠乳粒徑的趨勢。這是因為當乳液的固體含量相同時，膠乳顆粒的尺寸較小。膠乳顆粒的數(shù)量越大，膠乳顆粒之間的平均距離越小，這增加了兩個顆粒落入彼此吸附區(qū)域的可能性，使得顆粒位移困難并且使其粘度又增加一個度。無皂乳液（16.1～20.2mPa.s）的粘度低于常規(guī)乳液的粘度（25.o～30.7mPa.s）。這是因為反應性乳化劑化學鍵合到膠乳顆粒的表面上，產生的乳膠顆粒的大小不同。大的膠乳顆粒在不均勻的尺寸和不光滑的膠乳顆粒中是有空隙的，這導致了足夠量的吸水性和少量的粘度的產生。

2.6乳化劑對乳膠膜耐水性的影響

膠乳膜的耐水性可以通過膜與水之間的接觸角和膜的吸收率來表示。膜和水之間的接觸角反映了膜在膜表面上的潤濕程度。角度越大，膜的疏水性越好。沒有肥皂或水的乳劑薄膜的接觸角為18°。到70處，乳化劑與乳化劑的量之間的變化減小，然后在其增加之后又隨之增加。常規(guī)乳液膜與水之間的接觸角為10°。隨著乳化劑的量增加，接觸角會隨之降低，小于不含兩種皂的乳液。結果，作為反應性乳化劑生產的無皂乳液膜比普通乳液更疏水。沒有相同皂的乳劑膜（53.8-94%）的吸收率低于常規(guī)乳劑（115-163%）。這是因為反應性乳化劑化學鍵合到膠乳顆粒的表面，并且除了長疏水性碳鏈結構之外，還使用反應性馬來酸化乳化劑為反應物。因此，作為反應性乳化劑產生的乳液可以改善薄膜的耐水性。

2.7乳化劑對乳膠膜硬度及附著力的影響

隨著反應性乳化劑的量的增加，膜的硬度會隨之增加。當乳化劑的量為3時或當乳化劑為5時，其硬度為2H或3H，0%到5.5%。膜的附著力幾乎不受乳化劑量的影響。當乳化劑的量為3時，其粘附度0%到2%之間。用SDS作為乳化劑的油渾濁膜，具有最高硬度B和合并7級。可以看出，作為反應性乳化劑生產的乳化劑膜的硬度和粘附性明顯優(yōu)于常規(guī)乳液。

3結論

采用商業(yè)反應乳化劑馬來酸半連續(xù)乳液聚合法可以合成無皂丙烯酸酯乳液，這種方法研究了乳化劑乳液的功效和涂層性能。該研究表明，反應性乳化劑的使用以及乳液的化學穩(wěn)定性顯著改善了SI涂層的耐水性，硬度和粘性。反應性乳化劑占總單體的4.5%，單體轉化率在乳液中最高。由于其顆粒很小，所以其乳液和涂層的組合性能是最佳的。

參考文獻：

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