第29卷第2期长春理工大学学报
Vol .29No .22006年6月
JournaI of Changchun University of Science and TechnoIogy
Jun.2006
收稿日期：2006-02-26
基金项目：长春市科技局基金项目（04-02GG204） 作者简介：孙小飞（1981-），男，河南漯河人，硕士研究生，研究方向：新材料制备及其性能研究.
通讯作者：魏长平（1960-），女，教授，博士生导师，从事多孔材料与新材料制备及材料改性与应用研究，E -maiI ：changpingwei@
hotmaiI
孙小飞，彭春佳，祝翠梅，魏长平
胆碱氧化酶（长春理工大学 材料与化工学院，长春 130022）
摘 要：制备了以甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、乳化剂等为原料的丙烯酸树脂乳胶。研究了不同的官能团、引发剂、乳化剂类型及用量对丙烯酸树脂乳胶性能的影响。不同的单体可赋予乳胶不同的特性。引发剂会影响丙烯酸酯乳胶聚合物的分子量大小，分子量分布以及反应速度和反应转化率。而乳化剂会直接影响到最终产物的稳定性。 关键词：丙烯酸树脂；粘结剂
中图分类号：TO 316.334 文献标识码：A
文章编号：1672-9870（2006）02-0094-03
Synthesis and Properties of the
Acrylic Resin Emulsion
SUN Xiaofei ，PENG Chunjia ，ZHU Cuimei ，WEI Changping
（School of Materials and Chemical Engineering ，Changchun Uniuersity of Science and Technology ，Changchun 130022）学习港
Abstract ：The acryIic resin emuIsion was successfuIIy synthesized by methacryIic resin ，acryIic resin ，e-muIsifier and other additives in proper proportion.The effects of different functionaI groups ，species and guantity of the initiator and the emuIsifier on the properties of the acryIic resin emuIsion were studied.Differrnt functionaI groups offered different properties for the emuIsion ，and the initiator wiII affect the size and distribution of moIecuIar weight ，reaction rate and transformation rate.EmuIsifier wiII affect di-rectIy the stabiIity of the finaI products.Key words ：acryIic resin ；adhesive
近年来，建筑涂料以轻质、安全、彩丰富、典雅、施工效率高、翻新维修方便的优点，已成为外墙装饰涂料的主流，发展异常迅速，但也存在抗回粘性、抗沾污性、耐洗刷性和机械强度不理想等问题。丙烯酸树脂是涂料工业中应用最为广泛的合成树脂之一，具有漆膜光泽、耐候性、化学稳定性、耐水性好等优点。其独有的优势得到广泛应用，涉及的领域包括：飞机、汽车、机器、家用电器、防腐管道、塑胶玩具和外墙等行业。丙烯酸酯类是以各种类型的丙烯酸酯为基料，经化学反应制得的粘结剂，主要分为两大类：一类是热塑型聚丙烯酸酯和其他单体的共聚物，大量用于压敏型和水乳型接触粘结剂等；另一类是反应性丙烯酸脂类粘
结剂，多用于瞬干胶、光敏胶和微胶囊型丙烯酸酯胶等。由于聚合物水乳胶所用的介质为水，既能降低成本，又不会污染环境，因此深入研究乳液聚合理论及应用技术，是很有重要意义的工作。
课程教育研究合成丙烯酸树脂基料的种类选择，合成工艺及其性质对最终涂料性能的影响作用十分明显。我们合成了低相对分子质量、低分散度的丙烯酸树脂，并初步研究了官能团、引发剂、乳化剂对聚丙烯酸树脂乳胶性能的影响，为其进一步改性提供了基础数据。
1 实验部分
将一定量的乳化剂以及蒸馏水置于四口瓶中，
第2期孙小飞，等：丙烯酸树脂乳胶的制备及性能研究
室温下进行搅拌预乳化lh，得到预乳液；然后打开冷凝装置，向预乳化液中加入引发剂，并逐滴滴加丙烯酸酯单体，恒速搅拌，转速为200r/min；水浴加热至83C引发反应，待体系出现蓝光后，降温至40C，得到产物。
采用溴化钾压片法，在NicOiet5DXFI-IR光谱仪上测定了环氧树脂E-5l和环氧甲基丙烯酸树脂的红外光谱，测定范围为400~4000cm-l。
2 结果与讨论
2.l 官能团对乳胶性能的影响
丙烯酸系乳胶树脂有两个代表性的品种，即聚丙烯酸树脂和聚甲基丙烯酸树脂。从化学结构来看，两种树脂及涂料的性能受以下因素的影响：（l）在!-碳原子上受甲基或氢原子的影响。由于甲基对主链的旋转起位阻作用，因此聚甲基丙烯酸酯比聚丙烯酸酯的同级酯类的硬度大，弹性小。
（2）酯基侧碳链长短对聚合物的抗张强度和伸长率的影响见表l。由于链长增加了侧链的旋转性和构象的几率，因此碳链越长，聚合物的抗张强度越低，伸长率也越大。
（3）酯基侧链官能团对聚合物的特性的影响见表2。
表l 聚甲基丙烯酸树脂和聚丙烯酸树脂的酯基对乳胶性能的影响
Table l The effects of the esterfying of polymethacrylic resin and polyacrylic resin on the properties of emulsion 酯的种类抗张强度（Kg/cm2）伸长率（%）
聚甲基丙烯酸甲酯6304
聚甲基丙烯酸丁酯70230聚丙烯酸甲酯70750
聚丙烯酸丁酯0.2l l200
麦博m800
表2 酯基侧链官能团对聚合物的特性的影响
Table2 The effects of the functional groups of ester-fying side chain on the polymer
单体赋予的特性
甲基丙烯酸甲酯耐久性，耐水性
甲基丙烯酸丁酯耐久性
丙烯酸甲酯抗污染性
丙烯酸丁酯抗污染性，耐韧度
2.2 红外光谱
图l为合成的丙烯酸树脂乳胶的红外光谱图。图中，波数3300cm-l~2500cm-l处为羟基特征吸收谱带，2957cm-l处为甲基、亚甲基的特征吸收谱带，l73lcm-l处为羰基的特征吸收谱带，ll67cm-l处为丙烯酸酯共聚物的特征吸收谱带。烯烃的特征吸收谱带在波数l658cm-l~l648cm-l 和895cm-l~885cm-l之间并不明显，这表明单体的烯键部分参加了聚合反应。本实验所合成的树脂在波数3300cm-l~2500cm-l处吸收强度较大，其
原因是引入了较多的羧基、羟基活性基团。
图l 丙烯酸树脂乳胶的红外光谱
Fig.l The IR spectra of the acrylic resin emulsion
2.3 引发剂对乳胶的影响
引发剂的种类很多，包括过氧化合物引发剂和偶氮类引发剂，而不同的引发剂对最终产物的稳定性、活性和粘性都有较大影响。我们分别用两类引发剂中较具代表性的两种作为比较：过硫酸铵和偶氮二异。实验结果见表3。从表中我们可以看出，用过硫酸铵引发得到的乳胶比用偶氮二异引发所得到的乳胶质量要好。这可能是因为偶氮二异属于低活性引发剂，虽然分解比较稳定，且只形成一种自由基，但其分解速率低，形成的异自由基也缺乏脱氢能力。
表3 引发剂对乳胶的影响
1-溴芘
Table3 The effects of initiator on the emulsion
引发剂丙烯酸乳胶
外观悬浮物均匀性产率
偶氮二异白乳液有，并且很多一般低过硫酸铵白乳液有，少量很均匀高
引发剂的用量对丙烯酸酯乳胶也有明显的影响。随着引发剂用量的增大，丙烯酸树脂的反应转化率增大，黏度相应降低。原因是引发剂用量的增大，增加了反应的活性点，增大了反应速率，进而提高了反应转化率，降低了聚合物的黏度。但由于引发剂具有氧化性，使树脂在高温下颜变深，影
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长春理工大学学报2006年
响了树脂的质量，且用量过大会提高生产成本。而当引发剂用量减少时，体系反应速度减慢，不易引发聚合，出现蓝光的时间较长，生成分子的分子量大，分布范围窄，但游离单体含量大，转化率进而减低。
2.4 乳化剂对乳胶的影响
我们通过大量的对比实验发现，乳化剂用量越大，粒度分布越宽，但当接近CMC（临界胶束浓度）时，粒度分布很窄。为了得到窄分布乳液，可以在反应过程中采用逐步加入乳化剂的方法，使乳化剂浓度高于CMC。随着乳化剂用量的增加，体系中形成的胶束数目增多，引发和反应速度加快，平均粒径变小，粒子的比表面积增加，粒子间相互作用力增大，粒子流动的阻力也相应增大，造成体系粘度增大；而乳化剂用量较少时，乳化剂浓度降低，胶束数目较少，粒度增大，最终导致大粒子生成，使体系稳定性变差。
另外，我们在对大量乳化剂（如SDBS、OS、AGP、AS、OP、NP、T40等）进行筛选过程中发现，乳化剂的种类会严重影响产品的稳定性。离子型乳化剂需要在合成过程不断调节其pH值。电解质用量对乳化剂的影响一般呈二次曲线型，通过适当的对比实验可以较为容易地出最佳用量。当乳化剂用量减少时，乳胶表面被乳化剂分子覆盖，体积增大，甚至发生凝聚，导致抱轴或挂胶，体系反应速率大幅度下降。因此乳化剂的种类和用量会直接影响乳液的稳定性和反应速率。
乳化剂用量为总体系的1%~8%时，可采取司班80和吐温80的混合乳化剂。用此乳化剂乳化制得的聚丙烯酸树脂乳胶比单独选用一种乳化剂效果更好，稳定性更佳。
3 结论
本文初步研究了官能团、引发剂及其用量、乳化剂用量对聚丙烯酸树脂乳胶性能的影响。不同的单体可赋予乳胶不同的特性。用过硫酸铵所得到的聚丙烯酸酯乳胶比用偶氮二异所得到的乳胶质量要好。引发剂的种类和用量会影响乳液聚合物的分子量大小，分子量分布及反应速度和反应转化率。乳化剂的种类和用量会直接影响到产物的稳定性。采取司班80和吐温80的混合乳化剂制得的聚丙烯酸脂乳胶效果更好，稳定性更佳。
参考文献
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