有機氟和環氧樹脂改性丙烯酸酯乳液的合成研究

李亞想 段秀彥

摘要：以甲基丙烯酸甲酯（mma）、丙烯酸（aa）、丙烯酸丁酯（ba）和苯乙烯（st）為共聚單體，以十二烷基苯磺酸鈉（sdbs）/op-10（烷基酚聚氧乙烯醚）為陰離子/非離子復合乳液改性丙烯酸酯乳液，以過硫酸銨（aps）為頭發引發劑，采用預乳化法制備了自制環狀樹脂乳液。

關鍵詞：有機氟;環氧樹脂;改性;丙烯酸酯乳液

1.試驗機理

1.1原料部分

烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）、氯化鈣， 化學純， 沈陽市試劑五廠;三乙醇胺、氨水， 分析純， 沈陽新化試劑廠; 乙二醇， 分析純， 沈陽力誠試劑廠;甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸（AA）、丙烯酸丁酯（BA）、苯乙 烯（St）、過硫酸銨（APS）、碳酸氫鈉， 分析純， 國藥集團化學試劑有限公司;十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）， 化學純， 沈陽新化試劑廠;聚乙二醇， 工業級[M r （相對分子質量）=2 000]，天津大茂化學試劑廠;環氧樹脂（EP）， 工業級（牌號E-51）， 沈陽昊天樹脂材料有限公司;去離子水，自制。

1.2試驗儀器

NDJ-9S 型旋轉黏度計，上海精密科學儀器有限公司 ;NEXUS470 型紅外光譜儀，美國尼高利公司 ;RISE-2002 型激光粒度分析儀，濟南潤之科技有限公司;HH -2型數顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司;JB90-D 型強力電動攪拌機，上海標本模型廠;101-1AB 型電熱鼓風干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司;HGQ 型漆膜劃格器，上海普申化工機械有限公司。

2.含氟EP改性丙烯酸酯乳液的制備

（1）EP乳化劑的制備： 稱取 30 g EP、50 g聚乙二醇和 20 g OP-10乳化劑于 250 mL三口 燒瓶中，邊攪拌邊緩慢升溫至 50 ℃;加入 0.06 g 催化劑（ 三乙醇胺）， 繼續升溫至 60 ℃，回流反應 3 h;冷卻至室溫，加入20 mL去離子水稀釋即可。

（2）水性 EP乳液的制備：稱取 10 g乙二醇、30 gEP和 20 g EP乳化劑于 250 mL三口 燒瓶中，邊加熱邊攪拌，使其混合均勻;當溫度升至 60 ℃時， 緩慢滴加 20 g 去離子水（40 min 左右滴完）;繼續快速攪拌（轉速為 700～800 r/min）4 h，降溫出料即可。

（3）EP 改性丙烯酸酯乳液的制備：將混合單體（MMA、 AA、 BA 和 St） 、 復合乳化劑（OP-10 與SDBS）按一定比例加入到四口燒瓶中，再加入去離子水，升溫至所需溫度;然后加入適量的引發劑（APS），15min內滴入、加1/4混合單體（EP、MMA、BA、和MAA），反應30min，得到藍色熒光的種子乳液;連續均勻滴加剩余的 APS 溶液和預乳液，并控制滴加速率（使其在2 h內滴完）;然后保溫反應 0.5 h，升溫至 80 ℃，繼續保溫反應 0.5 h;冷卻至 45 ℃以下，用氨水調節 pH 至7～8，過濾即可。

3.測定或表征

（1）Ca2+ 穩定性：按照 m（0.5%氯化鈣溶液）∶ m（待測乳液） =4∶1 比例， 將上述物料混合均勻后，靜置72 h;若體系無破乳現象時，說明其Ca 2+穩定性合格。

（2）粒徑及其分布：采用激光粒度分析儀進行測定。

（3）附著力：采用漆膜劃格器進行測定。

（4） 黏度：按照 GB/T 5561—1994 標準，采用旋轉黏度計進行測定（ 溫度為25 ℃）。

（5）凝聚率：反應結束后，將乳液用 100目（粒徑約為 150 μm）尼龍網過濾; 所有凝聚物（如濾渣、反應器和攪拌器上的凝聚物等）經去離子水反復清洗、105 ℃烘干至恒重后，按照式（1）計算凝聚率（Y）。Y=m 1 /m 0 （1）式中： m 1 為干燥至恒重的凝聚物質量（g）; m 0 為總單體的質量（g）。

（6）結構特征：采用紅外光譜（FT-IR）法進行表征（KBr壓片涂抹法制樣）。

4.改性機理的影響

乳液聚合中為獲得良好的乳化效果，通常采用兩種不同類型的乳化劑復合使用。 本研究以非離子型乳化劑（OP-10）與陰離子型乳化劑（SDBS）作為復合乳化劑， 在其他條件保持不變的前提下， 考察了SDBS/OP-10 質量比對乳液粒徑及其分布的影響。

5.結語

（1）EP 乳液改性劑的加入， 可明顯改善丙烯酸酯乳液的附著力和涂膜耐水性; 當 w（改性劑）=10%時， 涂膜附著力為 1 級、吸水率為 4.9%且涂膜表面光滑。

制備 EP改性丙烯酸酯乳液的最佳工藝條件是： m（SDBS）∶ m（OP-10）=1∶ 1， w（OP-10/SDBS）=4%， w（APS）=0.6%， m（ 軟單體）∶ m（ 硬單體）=5∶ 5，w（改性劑）=10%，反應溫度為 70～80 ℃。

以單位轉化率為考核指標，以復合乳化劑含量、APS含量、MBFA-12含量、EP含量、MAA含量、N-MA含量和聚合溫度等為試驗因素，采用正交實驗法優選制備含氟EP復合改性丙烯酸酯乳液的較優方案;然后結合膠膜吸水率和乳液黏度等指標，進一步確定制備該乳液的最優方案。

各因素對單體轉化率的影響依次為聚合溫度>MBFA-12含量>MAA含量>EP含量>APS含量>復合乳化劑含量>N-MA含量，后兩者是不顯著因素。

參考文獻：

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作者簡介：李亞想（1989—）女，籍貫：河北省保定市博野縣，民族：漢，現有職稱：助理工程師。