1、第 1 页 共 4 页丙烯酸酯类乳胶漆制备的实验设计 一 丙烯酸酯类乳胶漆的性能分析 乳胶漆是一种水性涂料，以水作为溶剂，高聚物分子均匀地分散在水中形成稳定的乳液作为成膜物质，加入颜填料和各种功能型助剂，经分散研磨形成一种混合分散体系。其组成中有机溶剂含量低，只有 2%8%左右。是一种绿色环保型涂料。目前，乳胶漆的品种主要有聚醋酸乙烯乳胶漆、乙-本乳胶漆、苯-丙乳胶漆、纯丙烯酸酯乳胶漆、叔碳酸酯乳胶漆等，近年来还出现高弹性和高耐候性的有机硅单体、有机氟单体改性苯丙酸乳胶漆。这些品种目前多应用于建筑上。纯丙烯酸乳胶漆如有良好的耐水性、耐污性等特点，可作为建筑用的外墙和内墙涂料。乳胶漆由乳液，颜填
2、料，助剂和水四个部分组成。1、乳 液 乳胶漆的乳液决定了乳胶漆的附着力，耐水性，耐沾污性，耐老化性，成膜温度，储存稳定性等根本性能。乳液可以自行合成，也可以向有关厂家购买。选择合适的乳液生产乳胶漆是至关重要的。 制造乳胶漆的乳液是由多种单体经乳液聚合合成的，共聚单体的选择将直接决定乳液乃至乳胶漆的性能。合成纯丙乳液时选择甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸等单体作原料。在这些单体中，甲基丙烯酸甲酯主要为乳液提供必要的硬度，耐大气性和耐洗刷性，甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸丁酯，提供树脂的弹性、柔韧性、耐冲击性和涂膜的附着力。丙烯酸为分子结构提高亲水基团可增加涂膜与基材的附着力
3、。2、颜填料 生产乳胶漆的颜填料有钛白粉(金红石型和锐钛型)，立德粉，重质碳酸钙，轻质碳酸钙，滑石粉，瓷土，云母粉，白炭黑，重晶石粉，沉淀硫酸钡，硅酸铝粉等。用于外墙乳胶漆的颜填料有金红石型钛白粉，重质碳酸钙，滑石粉，云母粉等，适用于内墙乳胶漆的颜填料有锐钛型钛白粉，立德粉，重质碳酸钙，轻质碳酸钙，滑石粉，瓷土，硅酸铝粉等。各种颜填料的密度是不同的，其性能差别也很大。 颜填料的吸油量是乳胶漆的一个重要指标，在同样的稠度下，吸油量大的颜填料比吸油量小的颜填料要耗费较多的漆料，不同颜填料的颜色，遮盖力，着色力，粒度，晶型结构，表面电荷，极性等物理性能均不相同，也决定了其化学性能(耐化学品性，耐侯性
4、，耐光性，耐热性)的不同，因此合理选择颜填料的数量品种在乳胶漆的生产中也很重要，它决定了乳胶漆分散性能的好坏、遮盖能力、耐老化性、外观状态、储存稳定性等各种性能。3、助剂 乳胶漆中使用的助剂有润湿剂，分散剂，增稠剂，消泡剂，成膜助剂，PH 调节剂，防腐剂，防霉剂等。其中分散剂和增稠剂的使用尤为重要，早期的乳胶漆或者低成本涂料中用的分散剂多采用多聚磷酸盐类，如六偏磷酸钠，三聚磷酸钠，在高 PVC 低成本的乳胶漆中，选用聚丙烯酸盐和阴离子，非离子多官能团嵌段共聚物为分散剂。 乳胶漆的触变指数的高低是所用增稠剂效果的最好检测。流平性好的乳胶漆，其 TI4，流平性要求不高的乳胶漆，其 TI 可略高。实
5、践证明，HEC 增稠的乳胶漆增稠效率高，用量少，但流平性差，刷痕不容易除去。聚丙烯酸酪乳液使第 2 页 共 4 页用便利，但是容易受到 PH 值影响。缔合型增稠剂性能优良，但价格比较贵。 特殊品种助剂具有显著作用：硅助剂可以明显改变乳胶漆的附着力，蜡助剂可以使乳胶漆呈现荷叶效果，氟碳助剂则极大的改变了乳胶漆的附着力，防水性能和耐沾污性。4、水 乳胶漆所用水为去离子水，可由专用的脱离子水器生产，乳胶漆用水标准可以参照蒸汽锅炉用软水指标：总硬度0.3 毫克当量/升；而将自来水用于乳胶漆生产是不合适的，短时期内尚无明显变化，长期储存则极容易沉淀，并容易造成破乳。二 丙烯酸酯类乳胶漆合成实验的目的、意
6、义 1、掌握制备丙烯酸酯乳胶漆的各种聚合反应机理，达到理论与实际应用相结合；2、掌握聚合配方和聚合反应条件，在确定体系组成原理、作用、配方设计及用量等方面得到初步锻炼； 3、对聚合工艺条件的设置有所了解，进一步掌握聚合单体配比、聚合温度和反应时间等因素的确定方法；4、了解其单体结构与其聚合物性能之间的关系；5、掌握根本目标聚合物选择聚合机理以及聚合方法的规律；6、了解共聚物组成控制方法；7、熟悉资料查阅方法以及初步科学研究方法三 苯丙酸酯类乳胶漆合成的原理和方法综述 1.合成原理 树脂以微细粒子团（0.12.0m）的形式分散在水中形成的乳液称为乳胶。乳胶可分为分散乳胶和聚合乳胶两种。而在乳化剂
7、存在下靠机械的强力搅拌使树脂分散在水中而制成的乳液称为分散乳胶。由乙烯基类单体按乳液聚合工艺制得的乳胶称为聚合乳胶，用于制取水性涂料的聚合乳胶主要有醋酸乙烯乳胶、丙烯酸酯乳胶、丁苯乳胶以及醋酸乙烯和其他单体共聚的乳胶。 乳液聚合是在机械搅拌下，用乳化剂使单体在水中分散成乳液而进行的聚合反应。聚乙烯醇是醋酸乙烯酯聚合常用的乳化剂，它兼起着增稠和稳定胶体的作用。醋酸乙烯很容易聚合，也很容易与其他单体共聚。可以用本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合或乳液聚合等方法合成各种不同的聚合体。 醋酸乙烯单体的聚合反应是自由基型加聚反应，属连锁聚合反应，整个过程包括链引发、链增长和链终止三个基元反应。 1)链引发是不
8、断产生单体自由基的过程； 2)链增长反应是是极为活泼的单体自由基不断迅速地与单体分子加成，生成大分子自由基，链增长反应的活化能低，速度极快； 3)链终止反应是两个自由基相遇，活泼的单电子相结合而使链终止。2.涂料制备原理 要把乳胶进一步加工成涂料，必须使用颜料和助剂。以下是常用的助剂及其功用。 1)分散剂（相润湿剂）：这类助剂能吸附在颜料粒子的表面，使水能充分润湿颜料并向其内部孔隙渗透，使颜料能研磨分散于水相乳胶中，分散了的颜料微第 3 页 共 4 页粒又不能聚集和絮凝。 2)增稠剂：能增加添作料的粘度，起到保护胶体和阻止颜料聚焦、沉降的作用。3)防霉剂：加有增稠剂的乳胶漆，一般容易在潮湿的环
9、境中长霉，故常在乳胶涂料中加入防霉剂。 4)增塑剂和成膜助剂：涂覆后的乳胶漆在溶剂挥发后，余下的分散粒子须经过接触合并，才能形成连续均匀的树脂膜5)消泡剂：涂料中存在泡沫时，在干燥的漆膜中形成许多针孔，消泡剂的作用就是去除这些泡沫。 6)防锈剂：用于防止包装铁罐生锈腐蚀和钢铁表面在涂刷过程中产生锈斑的浮锈现象。 相关国家标准： 1 涂料遮盖力测定法： GB/T 1726-1979 2 漆膜耐水性测定法： GB/T 1733-1993 3 漆膜、腻子膜干燥时间测定法： GB/T 1728-1979 4 漆膜一般制备法： GB-T 1727-1992 5 涂料固体含量测定法： GB/T 1725-
10、1979四 丙烯酸酯类乳胶漆合成的制备方法综述1、乳液制备： 采用半连续化生产工艺进行。先将去离子水 50g，十二烷基苯磺酸钠及 25的混和单体放入带温度计、搅拌器、泠凝管及滴液漏斗的四口烧瓶内，通氮气搅拌 20min 后，加入 1/2 的引发剂过硫酸铵。缓慢升温至 80反应 30 一 40min后，然后称好余下的 75的混和单体，于滴液漏斗中缓慢滴加反应温度控制在8085，在 1015h 内滴完。补充加人余下的引发剂，在 8590内继续反应 l.52.0h。 乳液性能参数：外观为乳白色呈蓝相，固体分为 4550；PH 值为25。 2、涂料的制备： 用量筒量取 30mL 丙烯酸乳液于烧杯中,在
11、充分搅拌下加入氨水调 pH 值至 7 左右,然后加入 0.001g 磷酸三丁酯充分搅拌至泡沫完全消失,最后加入乙二醇搅拌均匀。 将 1.7g 六偏磷酸钠加入到 30m 水中,充分搅拌,使其溶解,再加入钛白粉0.05g,高速搅拌 5min,立德粉 0.28g,高速搅拌 10min,反应物料呈白色浆状。 将步骤 2 中所制的白色浆加入到步骤 1 的乳液中,高速搅拌 10min,然后加入云母粉 0.05g ,高速搅拌 5min, 再加入聚乙烯醇 0.01g, 高速搅拌 15 min,即成所需产品丙烯酸乳胶漆。该产品呈白色膏状,无硬块,搅拌后即均匀分散。五 设计丙烯酸酯类乳胶漆合成的实验步骤药品：（用
12、量) 组分 /% 甲基丙烯酸甲酯（MMA） 40-55 丙烯酸丁酯（BA） 43-55 甲基丙烯酸（MAA） 1.65-2 第 4 页 共 4 页十二烷基苯磺酸钠 （DBS）1.6 辛烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10） 0.8 乙烯基磺酸钠（SVS） 0.5 过硫酸钾（K2S2O8） 0.5 碳酸氢钠（NaHCO3） 0.5 水（H2O） 136仪器：电动搅拌器、冷凝管 滴液漏斗 三口圆底烧瓶主要步骤：1.三口圆底烧瓶中加入乳化剂和大部分去离子水 2.加热、搅拌使乳化剂充分溶解于水，降温至 65左右 3.取 1/10 单体混合物加入反应器乳化 15-20min，升温至 82-83 4.加入 1/4 的引发剂水溶液，反应 20-30min 5.约 2.5-3h 内，滴加剩余单体混合物，其间数次加引发剂 6.滴加完后，升温至 90左右 7.加入剩余引发剂，继续反应 0.5h，降温至 40以下 8.加入碳酸氢钠水溶液调节 pH 为 7.0-7.5 9.过滤，出料
