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由于聚丙烯酸酯乳液具有耐热、耐光和耐老化等优点在涂料工业中得到了广泛的应用,但普通的聚丙烯酸酯乳液还存在耐水性差、低温下不易成膜、高温发粘以及含乳化剂的废液会对环境造成污染等缺点,因此,本文结合无皂乳液聚合和核壳乳液聚合技术,合成了聚丙烯酸丁酯/丙烯酸钠[P(BA/AANa)]齐聚物,并以此为乳化剂,采用种子半连续法合成了高固含量的苯丙无皂核壳乳液。结果表明,乳液的固含量较高,粘度较低,贮存稳定性好,涂膜的综合性能优良。
以过硫酸铵(APS)作为引发剂,以丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(AA)作为聚合单体进行乳液聚合,合成了P(BA/AANa)齐聚物。讨论了单体用量,引发剂用量,聚合温度,分子量调节剂等对齐聚物性能的影响,确定了制备齐聚物的优化工艺条件为:聚合温度为70±1℃,单体/水(w/w)的比例为1/4,单体质量比m(BA)/m(AA)为6/4,引发剂用量为0.8%,分子量调节剂十二烷基硫醇(DDM)用量为0.5%,调节最终乳液的pH为7~8。
然后通过种子乳液聚合法合成苯丙无皂核壳乳液。系统研究了核壳单体配比、齐聚物、引发剂、功能性单体(AA)和反应温度、壳层单体的加料方式等因素对核壳乳液及涂膜性能的影响。壳层单体采用饥饿态半连续加料法;核壳单体的质量比为18/82(质量比),齐聚物质量分数为3%,引发剂质量分数为0.8%,核层聚合温度为80℃,壳层聚合温度为82℃,丙烯酸用量为2%,可制得较高固含量和较低粘度的乳液。乳液的稳定性好,室温放置6个月以上没有发现明显的分层,乳液在室温就有较好的成膜性,涂膜光亮透明,抗回粘性好。
通过透射电镜(TEM)、差示扫描量热分析(DSC)、红外光谱(IR)、粒径分析等多种手段对乳液粒子的特性和结构形态进行了表征。结果表明,核壳粒子大小均匀,在透射电镜下呈现明显的核壳结构,证明了核壳结构的存在。
应用方面,让所制的产品与国内同类产品进行对比,将其分别用于纸张涂布,并对主要性能进行了检测。结果表明,产品的主要性能指标均达到或超过国内同类产品。