秦少雄 1, 2 , 林劲冬 1 , 王 娟 1 , 张心亚 1 , 陈焕钦 1
(1 .华南理工大学化工学院化工研究所 , 广州 510640; 2 .长江大学化学与环境工程学院 , 荆州 434100)
摘 要 : 分别采用常规乳化剂和羟乙基纤维素为保护胶体制备丙烯酸酯乳液。通过 TEM 分别观察乳胶粒的形态。利用流变仪测定剪切速率 ( D s ) - 剪切应力 ( τ ) 关系、剪切速率 ( D s ) - 黏度 ( η ) 关系。结果表明 : 采用羟乙基纤维素为保护胶体制备的乳液与常规乳液具有不同结构 , 该结构使其乳液体系流变性能不同。在相同剪切速率下 , 保护胶体制备的丙烯酸酯乳液的剪切力明显大于常规乳液的剪切力 , 该乳液在一定剪切速率范围内有剪切稀化现象。
关键词 : 丙烯酸酯乳液 ; 流变性 ; 保护胶体 ; 剪切速率
0 引 言
丙烯酸酯共聚物乳液制备时 , 大多以小分子乳化剂为稳定剂 , 乳液的稳定机理可用 DLVO 理论解释。以改性聚乙烯醇为保护胶体制备丙烯酸酯乳液的研究也有一些报道 [ 1 - 2 ] , 而采用半合成高分子 ( 如纤维素衍生物 ) 为保护胶体制备稳定乳液 , 其乳液稳定性用空间稳定理论解释的报道很少 [ 3 - 4 ] , 羟乙基纤维素为保护胶体稳定的乳液 , 乳胶粒具有非离子性和空间稳定结构 , 乳液具有较高的电解质稳定性、机械稳定性 , 可用于聚合物乳液改性水泥砂浆和制备可再分散乳胶粉 [ 3, 5, 6 ] , 在建筑领域 , 可采用聚合物乳液和可再分散乳胶粉改性水泥砂浆、混凝土性能 , 此外 , 可再分散乳胶粉还可用于生产内外墙粉末涂料 [ 7 ] , 具有广泛用途。本研究采用羟乙基纤维素为保护胶体制备稳定的丙烯酸酯乳液 , 并与常规乳化剂制备的相同固含量乳液对比 , 对其流变性进行探讨 , 以期为该类乳液的应用提供参考。
1 实验部分
1. 1 原料
甲基丙烯酸甲酯 (MMA) 、丙烯酸丁酯 (BA) : 工业级 , 用前均经过减压蒸馏除去阻聚剂 ; 甲基丙烯酸 (MAA) : 化学纯 , 广州化学试剂厂 ; 羟乙基纤维素 (HEC, Hercules, 250LR) ; 十二烷基苯磺酸钠 (DBS) 、壬基酚聚氧乙烯基醚 (OP - 10) : 工业级 ; 过硫酸钾 (KPS) : 化学纯 , 广州化学试剂厂 ; 碳酸氢钠 : 化学纯 , 广州化学试剂厂。
1. 2 配方
羟乙基纤维素保护胶体乳液的制备配方如表 1 。采用乳化剂制备的丙烯酸酯乳液配方将表 1 中的 HEC 改为单体量 3% 的 DBS 、 OP - 10 混合乳化剂 (DBS ∶ OP - 10 = 2 ∶ 1) 。
表 1 羟乙基纤维素保护胶体乳液的制备配方
1. 3 乳液合成
制备羟乙基纤维素保护胶体的乳液时按上述配方 , 在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及滴液漏斗的四颈瓶中 , 加入定量的去离子水、碳酸氢钠和 HEC, 升温至 80 ℃ , 然后加入 25 g 预先乳化好的预乳化液 ( 单体、 DBS 、水乳化液 ) , 1 min 后开始滴加引发剂溶液 , 种子聚合一定时间后 , 滴加剩余的混合单体 , 2 ～ 3 h 滴完。然后温度升至 90 ℃ , 继续反应 1 h, 冷却至室温。
制备常规乳液时 , 采用预乳化半连续种子乳液聚合的工艺。
1. 4 乳液性能测试
1. 4. 1 乳胶粒结构形态的观察
将制备的乳液用水稀释到一定程度后 , 用 OsO 4 蒸熏 48 h 染色置于铜网上 , 用荷兰 FEI 电子光学有限公司 TECNA I G 2 12 透射电镜观察。
1. 4. 2 乳液的流变性
采用德国 ThermoHaake Roto Visco 1 流变仪测定流变性。使用 41 # 转子分别测定不同剪切速率 ( D s ) 下的剪切应力 ( τ ) 和黏度 ( η ) 。
