阴离子乳化剂对苯丙乳液性能的影响

阴离子乳化剂对苯丙乳液性能的影响

0苯丙乳液乳化剂对乳胶结构性能的影响目前，中国是世界上最大的制造和需求的国家。其中，建筑涂料约占涂料市场1/3的市场份额，而乳胶漆是建筑涂料中的佼佼者。苯丙乳胶是目前内墙涂料的常用乳胶，对乳胶漆性能也有很优异的作用，为了乳胶漆能达到更好的性能，所以提高乳胶各方面的性能显得尤为重要。苯丙乳胶已经广泛应用于涂料工业中，它的性能受单体组成、乳化剂、引发剂和聚合过程的影响。苯丙乳胶作为涂料的成膜基料必须满足耐擦洗、贮存稳定性等要求。本文主要从阴离子乳化剂方向研究其对乳胶性能的影响。乙氧基数不同的阴离子乳化剂，常用于合成得到不同性能的乳胶。实验选择了乙氧基数不同的阴离子乳化剂及3种相同乙氧基数的阴离子乳化剂对其合成的苯丙乳胶性能做了检测，并采用自制乳胶配制内墙涂料，研究了其对耐擦洗的影响。1实验部分1.1化学试剂及乳化剂苯乙烯(St)：化学纯，深圳市东港田化工集团；丙烯酸丁酯(BA)：化学纯，上海剑诚化工有限公司；丙烯酸异辛酯(2-EHA)：分析纯，巴斯夫；丙烯酸(AA)：分析纯，上海金锦乐实业有限公司；硅烷和交联单体：分析纯，广州市索曼贸易有限公司；过硫酸铵：化学纯，苏州高能精细化工有限公司；叔丁基过氧化氢、FF6：化学纯，南京化学试剂股份有限公司，氨水：化学纯，济宁百川化工有限公司。去离子水：自制。阴离子乳化剂：索尔维，乙氧基数分别是4、12、30的乙氧基化直链烷基硫酸钠乳化剂3个，编号分别是A、B、C；乙氧基数为0的乳化剂：索尔维，编号为D、E、F。1.2蛇形回流冷凝器管5000mL直四口烧瓶；温度计(100℃)；烧杯(2000mL)；水浴锅，北京科学电器；蛇形回流冷凝管；蠕动泵(LongerPump)：兰格恒流泵有限公司；耐洗刷器：上海现代环境工程技术股份有限公司；搅拌机：上海新浦电器有限公司；FA2104型电子天平：天津德安特电子天平；NDJ-79型旋转黏度计：上海安德仪器设备有限公司；MFTZ型低温成膜仪：上海乐傲实验仪器有限公司。1.3采用复合工艺1.3.1确定乳化剂用量在基础配方上以6个乳化剂为变量，在保证釜底和预乳化液的乳化剂总量不变的情况下，调整釜底乳化剂用量使所得乳胶粒径相近(约150nm)，选择出粒径合适的乳胶待用。阴离子乳化剂如表1所示，基础配方如表2所示。1.3.2见表21.3.3阴离子型苯乙烯/丙烯酰胺的制备在2000mL烧杯中称取配方量的阴离子乳化剂，然后称取配方量的去离子水，置于搅拌机中搅拌，待烧杯中阴离子乳化剂完全溶解后，按顺序，依次将配方量的苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、硅烷和交联单体缓慢倒入预烧杯中进行分散搅拌，搅拌30min后，停止搅拌即可。1.3.4反应罐的制备加入初引，5min后将烧杯中的预乳化液与引发剂同时滴加进入反应釜中，滴加180min，滴加过程中，将反应釜温度维持在86～88℃；滴加结束后，保温60min；然后降温至65～70℃，进行后处理，氧化剂与还原剂同时滴加，滴加40min，滴加过程中温度维持在65～70℃；滴加结束后，保温40min；温度降至50℃以下，滴加氨水，调节pH值在6～7。然后将润湿剂和杀菌剂投入反应釜中，搅拌10min；最后过滤、出料，得到待检测乳胶。2橡胶性能评价2.1玻璃板过滤、活化将试样用100μm湿膜制膜器刮膜于干净干燥的玻璃板上，立刻放入50℃烘箱30min取出,待冷却后置于常温纯水中浸泡1h、24h后观察膜外观。2.2试样的制备与解冻将试样称取170g于铁罐容器中，测黏度，密封，放入-7℃的低温箱中，18h后再放入25℃环境中放置6h，如此反复3次后，打开容器，搅拌试样，并放入50℃烘箱解冻2h，待冷却后测其黏度。2.3水溶液中整株树木的稳定性测定将试样称取230g置于250g样品罐中，并测黏度、pH值，然后放置在55℃烘箱中热储15d，取出冷却到室温后搅拌，观察有无分水结团，并测其黏度、pH值。再继续放入烘箱放置15d后取出冷却，搅拌，观察有无分水和结团，并测其黏度、pH值。2.4耐清洁2.4.1第二、六步法添加ph值调节剂及成膜助剂浆料配方如表3所示，在1kg罐中加入第一部分水300g，首先加入250HBR，用分散剂搅拌溶解15min(纤维素溶解，水明显增稠)，其次加入pH值调节剂AMP-95、增稠剂SN-5040、润湿剂LCN-407、消泡剂NXZ，搅拌20min。搅拌均匀后加入钛白粉R-706高速分散25min，再将其他粉料缓慢加入并高速分散40min，最后加入杀菌剂GT-50。第二部分消泡剂NXZ、成膜助剂C-12、防冻剂PG、pH值调节剂AMP-95、第二部分水。最后将待测乳胶配制成乳胶漆。2.4.2试样刮膜制备用200μm湿膜制备器在聚酯片上刮膜，每个试样都与对比样刮膜，每个试样刮涂2个膜，得到12个膜。试板常温养护1d,40℃养护1d。2.4.3净化体系的制备将养护好的涂膜安装到建筑涂料耐洗刷仪上，每块膜正着刷一次，记下对比样和试样的洗刷次数，反着刷一次，记下对比样和试样的洗刷次数，每刷洗100次加3g0.5%的洗衣粉水。待涂膜破坏至1cm长度位置，记录刷洗次数。3结果与讨论3.1乙氧国际乳化剂设置由好到差的耐水描述依次是：蓝，浅蓝，淡蓝，蓝白，蓝白(偏白)，泛白。由表4实验现象可以看出：短时间的泡水结果趋向于乙氧基数越多耐水越差；长时间的泡水，乙氧基数目多或者少对耐水性都有不良影响，只有一定的乙氧基数才能提高苯丙乳胶的耐水。理论上来说，乙氧基数越多越亲水，相应的耐水变差，但是结果显示，只有短时间的耐水才符合此结论。对于乙氧基数相同的乳化剂制备的乳胶耐水性由好到差依次是：十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、磺基琥珀酸二辛酯钠。短时间的耐水性相当。3.2乙氧天数的影响由表5检测可知：黏度变化A>B>C，黏度变化越大冻融越差。所以冻融由好到差依次是编号C、B、A对应的乳化剂。即乙氧基数越大冻融越好；同理，乙氧基数相同的D、E、F中E最好，F次之，D最差。不同的乙氧基数亲水性不同，乙氧基数越多亲水性越强。乙氧基上的氧原子可与水分子形成氢键，围绕分子链形成很厚的水化层对乳胶粒形成保护，乙氧基越多，水化层越厚，冻融稳定性越好。3.3阴离子乳化剂对热储稳定性的影响由表6分析，热储前和热储后黏度变化不明显，虽然热储之后观察乳胶有轻微泛黄，但并无分水、结皮、结团等现象，所以乙氧基数不同的阴离子乳化剂对苯丙乳胶体系热储稳定性影响不明显；磺基琥珀酸二辛酯钠、脂肪醇硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠阴离子乳化剂对苯丙乳胶体系热储稳定性影响不明显。3.4依赖变差的影响由表7、表8所示，按照优胜率的大小，A、B、C优胜率依次变小，所以耐擦洗依次变差，即：乙氧基数越多耐擦洗越差。这是由于乙氧基数越多，亲水性越强，对涂膜的耐水影响越大，导致耐擦洗越差。由D、E、F耐擦洗数据可得，对于耐擦洗性，十二烷基苯磺酸钠最好，磺基琥珀酸二辛酯钠次之，脂肪醇硫酸钠最差。4乙氧国际乳化剂对苯丙乳剂体系热储稳定性的影响(1)乙氧基数大或者小对耐水性都有影响，只有一定的乙氧基数才能提高苯丙乳胶的耐水，乙氧基数相同的十二烷基苯磺酸钠比脂肪醇硫酸钠耐水性好，磺基琥珀酸二辛酯钠耐水性最差。(2)在一定的乙氧基数范围内，乙氧基数越大冻融稳定性越好；脂肪醇硫酸钠冻融稳定性最好，十二烷基苯磺酸钠次之，磺基琥珀