第9卷第2期廣州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol 9 No. 22010年4月Joumal of Guangzhou University Natural Science Edition)Apr.2010文章編號(hào):1671-4229(2010)020041404丙烯酰胺改性苯丙乳液的研究王東耀,黃小燕,宋建華(廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,廣東廣州51000摘要:采用分步引發(fā)的自由基聚合法制備了笨乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸(S- BA-MAA/ SDS-DNS86H2O)純?nèi)E丙乳液及用丙烯酰胺改性的笨丙乳液,研究了丙烯酰胺用量對(duì)乳液性能的影響,以及乳液威膜后的性能,實(shí)驗(yàn)表明,改性的苯丙乳液比純苯丙乳液的黏度和耐有機(jī)溶劑性有所提高,并降低了涂膜的吸水率關(guān)鍵詞:笨丙乳液;丙烯酰胺;改性中圖分類號(hào):0632.13文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A自發(fā)表第一篇乳液聚合論文以來(lái),乳本文在前期工作中用四配位硅單體改性苯丙液聚合的歷史至今已有80余年,目前除了常規(guī)乳乳液,在提高乳液成膜后的耐水性、耐有機(jī)溶劑性液聚合外,還有種子乳液聚合、超微乳液聚合、反和熱穩(wěn)定性方面取得了一點(diǎn)進(jìn)展-明.在苯丙乳相微乳液聚合、超濃乳液聚合散聚合等多種技液中引入功能單體丙烯酸、丙烯酰胺、N甲基丙烯術(shù).其中丙烯酸酯類聚合物以其優(yōu)越的成膜酰胺、環(huán)氧樹脂及其他含氮單體對(duì)苯丙乳液進(jìn)行性、良好的耐油性和耐候性、優(yōu)良的粘接性,在眾改性,不僅能提高聚合物的化學(xué)抗性,增加其對(duì)金多聚合物乳液產(chǎn)品中成為了佼佼者.引入硬單體屬的附著力和對(duì)顏料的潤(rùn)濕性能,而且還能賦予苯乙烯的丙烯酸酯類乳液體系,簡(jiǎn)稱為苯丙乳聚合物防銹性能,并提高乳液的穩(wěn)定性,引人丙烯液2,通常為乳白色帶藍(lán)光的黏稠液體在黑色的酰胺作為改性單體使共聚物的水溶性增加,并且底板上涂抹乳液,其藍(lán)光較明顯.藍(lán)光較好的乳可使聚合物交聯(lián)固化,提高成膜強(qiáng)度,得到高性能液,說明聚合時(shí)粒徑較小,質(zhì)量好.質(zhì)量差的乳液,的共聚乳液往往呈乳白色無(wú)藍(lán)光或者呈綠光.除具有丙烯酸酯類乳液的特點(diǎn)外,還同時(shí)兼有保色性抗污性、1實(shí)驗(yàn)部分成本較純丙乳液低等優(yōu)點(diǎn),故而成為最通用、最常見的乳液品種,它廣泛應(yīng)用于建筑涂料、金屬表面1.1實(shí)驗(yàn)藥品乳膠涂料地面涂料、紙張黏合劑膠黏劑、皮革涂實(shí)驗(yàn)采用藥品如下:苯乙烯(S),分析純,天津飾及油墨等方面,其用量與日俱增.但在耐水性、市永大化學(xué)試劑開發(fā)中心;丙烯酸丁酯(BA),分析耐磨性、抗老化性、耐候性等方面,由于其自身化純天津市化學(xué)試劑研究所;a-甲基丙烯酸(MAA)學(xué)性質(zhì)所致限制了其應(yīng)用.近年來(lái)隨著聚合理論分析純,天津市化學(xué)試劑研究所;十二烷基硫酸鈉和技術(shù)的不斷完善和發(fā)展,苯丙乳液的改性受到(SDs),化學(xué)純廣東汕頭新寧化工廠;烷基乙烯基了廣泛的重視3-.苯丙乳液的改性主要從以下磺酸鈉(DNS86),工業(yè)品,廣州雙鍵貿(mào)易有限公司;兩個(gè)方面進(jìn)行:一是引人一些功能型的單體對(duì)苯過硫酸鉀(KPS),分析純,溫州市東升化工試劑丙乳液進(jìn)行改性得到高性能的共聚乳液;二是采廠;丙烯酰胺,分析純,廣州化學(xué)試劑廠用新的乳液聚合方法來(lái)改善苯丙乳液的性能.在1.2純苯丙乳液的制備研究過程中,通常是兩個(gè)方面的相互結(jié)合,共同提制備過程如下高苯丙乳液的性能中國(guó)煤化工D,sDs,水收稿日期:2009-11-07;修回日期:2009-12-08CNMHG作者簡(jiǎn)介:王東耀(1966-),男實(shí)驗(yàn)師.E-mail:wd01061@26.com牽通訊作者.Em廣州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第9卷的混合物),待其完全溶解呈單相無(wú)色透明液體1.4.6乳液凍融穩(wěn)定性在玻璃試管中移入10后把單體(苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸)加mL乳液,放入-10℃冰箱中冷凍,然后在室溫下入乳化劑常溫磁力攪拌乳化10min,得乳白色穩(wěn)解凍連續(xù)數(shù)次,觀察其穩(wěn)定性定乳液,把乳液移入滴液漏斗以備滴加;1.4.7玻璃成膜實(shí)驗(yàn)①將一干凈的玻璃片首(2)稱量KPS并用蒸餾水溶解作為引發(fā)劑先用質(zhì)量比1:1的硫酸溶液浸泡5min,然后取待用;出用蒸餾水洗滌干凈并晾千,最后用丙酮處理得(3)往三口燒瓶中加入一定量的水,升溫至預(yù)處理玻片;②用滴管吸少量苯丙乳液放進(jìn)預(yù)處76℃時(shí)開始滴加乳液,平均5-8D·S¨·滴加少理玻片中并用玻璃棒使乳液均勻鋪展開,讓其在量乳液時(shí)添加引發(fā)劑(分步引發(fā)第一次約滴全部室溫下晾干隨后把玻璃片放進(jìn)80℃的烘箱烘干引發(fā)劑的1/4-1/3,之后每次滴加量約為第一次(約10h);③玻璃片用小刀刮下成膜得透明薄膜的1/4,當(dāng)單體全部滴完后把剩余的引發(fā)劑一次性1,4.8成膜吸水率取1.4.7所得薄膜一小部加入燒瓶),保持80℃反應(yīng);分并稱其質(zhì)量W,稱量后把薄膜放進(jìn)一小燒杯(4)單體全部滴加完畢保持反應(yīng)條件不變熟中,加入蒸餾水浸泡薄膜24h,之后將薄膜取出化1h;用濾紙吸干并稱其質(zhì)量W2,吸水率可按如下公式(5)撤去電爐,其它條件不變,冷卻到室溫,調(diào)計(jì)算:節(jié)pH值為8~9(如有凝膠可過濾),密封保存成膜吸水率=[(W2-W1)/W]×100%1.3丙烯酰胺改性苯丙乳液的制備1.4.9涂膜附著力的測(cè)定使用天津材料試驗(yàn)首先用燒杯按配方稱取乳化劑DNs86、SDs機(jī)廠QFL-Ⅱ型漆膜附著力試驗(yàn)儀,按GB928688加蒸餾水并用磁力攪拌15min,呈單相無(wú)色透明測(cè)定涂膜附著力液體;按比例稱量苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙烯酰胺與乳化劑一起常溫下磁力攪拌乳化1410涂膜硬度測(cè)定采用鉛筆硬度測(cè)試法,約30min;其余步驟同純苯丙乳液的制備具體方法為:用鉛筆刀將鉛筆削到露出柱形筆芯1.4苯丙乳液的性能測(cè)試5mm(切不可松動(dòng)或削傷筆芯),握住鉛筆使其與1.4.1凝膠率的測(cè)定把剛反應(yīng)完的苯丙乳液細(xì)砂紙面成90°,在砂紙上不停劃圈,以摩擦筆芯從100目的紗布中過濾得乳白色凝膠和乳白色溶端面直至獲得端面平整邊緣銳利的筆端為止(邊液;將凝膠刮下,放進(jìn)一已稱重的表面皿中稱量不得有破碎或缺口).把涂膜試樣固定在水平面的質(zhì)量記為W,然后放進(jìn)100℃的烘箱中烘干并上,使鉛筆與涂膜成45°角用力以每秒1mm的速稱其質(zhì)量記為W2,按照如下公式計(jì)算:度向前推進(jìn),從最硬的鉛筆開始每級(jí)鉛筆劃5道凝膠率=[(W1-W2)/單體總質(zhì)量]×100%3mm的痕跡,直到找出5道都不劃傷涂膜的鉛筆142粘度的測(cè)定用N7型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)為止,此鉛筆的硬度即代表所測(cè)涂膜的鉛筆硬度1.43合量測(cè)定取一干凈小燒杯并稱其質(zhì)2結(jié)果分析和討論量,記為W;加入少量苯丙乳液并稱其質(zhì)量,記為W2然后將裝有乳液的燒杯放進(jìn)80℃的烘箱烘干2.1單體配比對(duì)乳液性能的影響(約24h).烘干后稱其質(zhì)量,記為W3固含量可丙烯酸丁酯玻璃化溫度較低,是一種軟單體按如下公式計(jì)算:如其含量較高則產(chǎn)品強(qiáng)度低,但成膜性好賦予涂固含量=[(W-1)(啊2-W,)]×10%層一定的柔韌性苯乙烯玻璃化溫度較高,是一種1.4.4稀釋穩(wěn)定性測(cè)試取1mL乳液加入到10硬單體如其含量較高則產(chǎn)品強(qiáng)度高但成膜性差m蒸餾水中振蕩均勻,密封靜置觀察是否有絮者#用調(diào)感P可徳馴液性能較為理想凝物出現(xiàn)本實(shí)中國(guó)煤化工上):m(BA)=1:11.4.5鈣離子穩(wěn)定性測(cè)試將10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)和2CNMHGm(St):m(BA為5%的CaCl2溶液加入到2mL乳液中,振蕩均=2:3時(shí),無(wú)論在乳液外觀或者成膜情況上都比勻,密封靜置,觀察是否有絮凝物出現(xiàn)m(St):m(BA)=1:1的效果好第2期王東耀等:丙烯酰胺改性苯丙乳液的研究2.2丙烯酰胺對(duì)苯丙乳液及其成膜性能的影響能的影響,改變其添加量,研究了體系黏度、凝聚在本試驗(yàn)中,為考察使用內(nèi)烯酰胺對(duì)乳液性率涂膜吸水率等的變化結(jié)果見表1.表1丙烯酰胺對(duì)乳液性能的影響Table 1 The effect of acrylamide content on the emulsion properties樣品乳液乳液穩(wěn)乳液的耐稀釋穩(wěn)乳液凍融乳液粘度/粒徑/凝膠率外觀定性定性和耐鈣性穩(wěn)定性(MPa·s)純苯丙乳液藍(lán)光乳白色合格通過過0.600.5%丙烯酰胺藍(lán)光乳白色合格通過通過1%丙烯酰胺藍(lán)光乳白色合格通過通過2%丙烯酰胺色不透明有較多顆粒分層較嚴(yán)重失從表1可見,利用丙烯酰胺單體對(duì)乳液改性,乳液穩(wěn)定性、乳液的耐稀釋穩(wěn)定性和耐鈣性、乳液凍融穩(wěn)定性都通過乳液的黏度有所提高,凝膠率有所提高,而對(duì)粒徑的影響不大.但當(dāng)內(nèi)烯酰胺的質(zhì)量增加到2%時(shí)就出現(xiàn)不同程度的凝聚、分層現(xiàn)象從表2成膜性能來(lái)看,隨著丙烯酰胺質(zhì)量的增加,吸水率明顯降低,耐機(jī)溶劑性的能力大大提高了,這是因?yàn)楸０返募尤?膜的結(jié)構(gòu)從線性0100200300400500600700800變?yōu)椴糠纸宦?lián)結(jié)構(gòu).膜的附著力和硬度沒變,可以看出1%丙烯酰胺改性的苯丙乳液無(wú)論是外觀或圖1苯丙乳液成膜熱重圖Fig 1 TG analysis of styrene-acrylic emulsion者成膜性都是最好的表2丙烯酰胺對(duì)乳液成膜性能的影響Table 2 The effect of acrylamide content on the emulsion film樣品膜的膜的膜吸水膜在乙酸乙酯硬度附著力率%中的溶解性純苯丙乳液HB級(jí)242h溶解05%丙烯酰胺HB級(jí)12部分溶解1%丙烯酰胺HB級(jí)8>12h不溶解2.3熱重分析圖21%丙烯酰胺改性苯丙乳液成膜熱重圖由圖1可知純苯丙乳液膜從345.02℃開始失2 TG analysis of styrene-acrylic emulsion modified by重,在368.24℃時(shí)失重最嚴(yán)重,428.59℃時(shí)失重基本完畢,實(shí)際殘留量為2.45%,質(zhì)量損失為9755%由圖2可見改性苯丙乳液膜從35586℃開始3結(jié)論失重在378.37℃時(shí)失重最嚴(yán)重,43576℃時(shí)失重基本完畢,實(shí)際殘留量為1.21%質(zhì)量損失為879%.t實(shí)驗(yàn)可知加入1%的丙烯酰胺乳從上述膜的熱重分析可知,丙烯酰胺改性苯液穩(wěn)中國(guó)煤化工:凍融穩(wěn)定性都丙乳液膜的熱性能(耐熱性)比純苯丙乳液分別提通過CNMHG高了10℃.說明改性后的苯丙乳液膜的熱性能有(2)從成膜性能來(lái)看隨著丙烯酰胺質(zhì)量的增所提高加,吸水率明顯降低,耐機(jī)溶劑性的能力大大提高廣州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第9卷了,這是因?yàn)楸０返募尤?膜的結(jié)構(gòu)從線性變(3)從膜的熱重分析可知丙烯酰胺改性苯丙為部分交聯(lián)結(jié)構(gòu).膜的附著力和硬度沒變可以看乳液膜的熱性能(耐熱性)比純苯丙乳液分別提高出1%丙烯酰胺改性的苯內(nèi)乳液無(wú)論是外觀或者了10℃,說明改性后的苯丙乳液膜的熱性能有所成膜性都是最好的提高References[1] MA Xiang-mei, WANG Bin, WANG Wu-sheng. 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Meanwhile, the influences of the choice of acrylamide on the styrene-acrylic emulsion were discussed, and the coating films and per-formances of all the styrene-acrylic emulsions were discussednclusions indicated that viscosity of the e-mulsion and organic solvent resistance increased, and the wate中國(guó)煤化工 d membranes wCNMHGKey words: styrene-acrylic emulsion; acrylamide; modified【賚任編輯:方碧真】