刘玉鹏 1 , 季永新 2 , 储富祥 1 , 王春鹏 1 , 林明涛 1

(1. 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 , 南京 210042; 2. 南京林业大学化学工程学院 , 210037)

　　摘　要 : 采用半连续预乳化乳液聚合工艺 , 合成了含羧基的丙烯酸酯乳液。通过加入金属盐交联剂醋酸锌 , 使羧基离子与金属离子键合形成螯合交联 , 研究了羧基含量与加入醋酸锌后不同的 n ( Zn 2 + ) ∶ n ( — COOH) 对乳液性能的影响 , 自交联乳液制得的涂膜铅笔硬度达到 2H, 耐水性达 96 h 以上。

    关键词 : 自交联 ; 丙烯酸酯乳液 ; 硬度 ; 耐水性 ; 螯合交联

    0 　引　言

    在乳液聚合时 , 引入含羧基功能单体 ( 如丙烯酸、甲基丙烯酸等 ) 制得的乳液在使用前用氨水中和至碱性 , 乳胶粒子表层羧基处于离子化状态。在成膜过程中 , 随着氨的挥发和金属盐交联剂的加入 , 发生分子链间金属离子的交联 [ 1 - 3 ] 。羧基离子与金属离子的键合 , 形成热力学上稳定的配位络合物。乳胶在成膜过程中随着水分的挥发 , 乳胶粒子由彼此的分离状态变成密堆集态 , 从而融结成膜 , 在此期间乳胶粒子表层富集的羧基之间 , 可通过上述反应螯合交联。通过交联 , 原线型大分子相对分子质量成倍增大 , 使涂层的强度、耐水性、耐候性和耐沾污性等都会提高。当然这些交联不会发生在所有部分 , 主要发生在乳胶粒子密集后彼此融接的界面间。

    这一交联过程进行的程度 , 与所使用的金属盐种类及其浓度有关。金属盐用量过大 , 会使乳液的稳定性大大下降 , 甚至破乳 ; 用量过少 , 起不到改性的目的。所以在实验中 , 我们按不同的 n ( Zn 2 + ) ∶ n ( — COOH) 加入醋酸锌 , 观察涂膜的各种性能。

    1 　实验部分

    1. 1 　实验原料

    苯乙烯 ( St) 、丙烯酸丁酯 (BA) 、甲基丙烯酸 (MAA) 、 N - 羟甲基丙烯酰胺 (NAM) : 工业级 ; 十二烷基硫酸钠 ( SLS) 、 OP- 40 、过硫酸铵 (APS) 、醋酸锌 : 化学纯。

    1. 2 　实验仪器

    乳液聚合装置 ; 涂膜设备 ; QHQ 型涂膜铅笔划痕硬度仪 : 天津市材料试验机厂 ; QCJ 型漆膜冲击器 : 天津市材料试验机厂 ; Malvern 2000 激光粒度测定仪 : 英国 Malvern 仪器公司 ;NEXUS 670 FT - IR 分析仪 : 美国 Niclet 公司。

    1. 3 　乳液制备

    1 . 3 . 1 St - BA - AA 乳液的制备 乳液基本配方见表 1 。

    按表 1 配方称量单体 St 、 BA 、 AA 混合置于滴液漏斗中 , 称量 OP - 40 、 SLS 溶于一定量的蒸馏水中 , 并加于四口烧瓶中搅拌 , 滴加 St 、 BA 、 MAA 混合单体 , 充分搅拌后置于烧杯中。