苯丙乳液的合成及其改性
苯丙乳液的改性及性能研究
摘要目前人们对生活品质的要求在不断提高，绿色环保的理念深入人心，苯丙乳液作为水性涂料的成膜物质具有污染小，成膜温度低，粘结强度高等优点。
但是在耐水性，防腐性，耐磨性等方面存在一些不足，因此对其进行功能化改性受到了广泛的重视。
本文首先综述了近年来石墨烯，有机硅，有机氟，自交联单体等功能性原料改性丙烯酸酯乳液的研究进展，同时详细的介绍了改性后的丙烯酸树脂乳液的应用，并对今后的发展进行展望。
其次利用不同的功能单体对苯丙乳液进行改性，并对制备的乳液的性能进行一系列的分析和研究。
研究结果表明，采用羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺/己二酸二酰肼、乙烯基三乙氧基硅烷为交联单体，当羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸含量为5%时，乳液的吸水率达到最低; 双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼比例为1:1时，乳胶膜的交联度最大; 乙烯基三乙氧基硅烷含量为4%时，乳胶膜表现出了优异的耐热性能，且乳液及乳胶膜的综合性能达到最好。
最后采用KH560、KH570和KH590三种硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行表面修饰，然后通过机械共混的方法将功能化氧化石墨烯添加到苯丙乳液中完成对苯丙乳液的改性。
结果表明，KH560、KH570和KH590添加量分别为0.5%、0.7%、0.3%时，乳液的防腐蚀性能、耐介质性和耐盐雾性能达到最优。
研究还发现，采用反应型乳化剂SR-10，且当叔碳酸乙烯酯和苯乙烯的质量比为1:9时乳液的吸水率最低，乳液和乳胶膜的综合性能最好。
关键词苯丙乳液；自交联；氧化石墨烯；硅烷偶联剂；叔碳酸乙烯酯AbstractIn recent years, people's requirements for quality of life are constantly improving, and the concept of green environmental protection is deeply rooted in people's minds. As a film-forming substance for water-based paints, styrene-acrylic emulsion has advantages of low pollution, low film forming temperature and high bonding strength. However, styrene-acrylic emulsion has some shortcomings in water resistance, corrosion resistance and wear resistance, so its functional modification has received extensive attention.First, the research progress of acrylate emulsion modified by graphene, silicone, organic fluorine and self-crosslinking monomer in recent years were reviewed in this paper. The application of modified acrylic resin emulsion was introduced in detail, and the future development was prospected. Then styrene-acrylic emulsion was modified by different functional monomers, and the properties of the prepared emulsions were analyzed and studied. The results showed that the water absorption rate of the emulsion was the lowest when the amount of hydroxymethylacrylamide/acrylic acid was 5%, using hydroxymethylacrylamide/acrylic acid, diacetoneacrylamide/adipic acid dihydrazide and vinyltriethoxysilane as crosslinking monomers; when the ratio of diacetone acrylamide to diacylhydrazide adipate was 1:1, the crosslinking degree of latex film was the highest; and when the content of vinyltriethoxysilane was 4%, the latex film showed excellent heat resistance, and the comprehensive properties of the latex and the latex film were the best. Finally, three silane coupling agents KH560, KH570 and KH590 were used to modify the surface of graphene oxide, and then functional graphene oxide was added to styrene-acrylic emulsion by mechanical blending to achieve the modification of styrene-acrylic emulsion. The results showed that the anti-corrosion, medium resistance and salt spray resistance of the emulsion were the best when the dosages of KH560, KH570 and KH590 were 0.5%, 0.7% and 0.3% respectively. It was also found that when reactive emulsifier SR-10 was used and the mass ratio of tertiary vinyl carbonate to styrene was 1:9, the water absorption rate of the emulsion was the lowest, and the comprehensive properties of the emulsion and the latex film were the best.Key words Styrene-acrylic Emulsion；Self-crosslinking；Graphene oxide；Silane coupling agent；Vinyl tertiary carbonate目 录摘要 (I)Abstract (III)第章绪论1 (1)1.1 概述 (1)1.2 丙烯酸乳液的功能化改性 (1)1.2.1 石墨烯改性 (1)1.2.2 环氧树脂改性 (2)1.2.3 有机硅改性 (3)1.2.4 有机氟改性 (3)1.2.5 其他方法改性 (4)1.3 自交联单体对丙烯酸乳液的改性 (5)1.3.1 羟甲基丙烯酰胺及其衍生物的交联体系 (5)1.3.2 酮肼的交联体系 (5)1.3.3 甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）交联体系 (6)1.4 功能性丙烯酸乳液的应用 (7)1.4.1 功能性涂料 (7)1.4.2 粘合剂 (7)1.5 展望 (7)1.6 本本本的研究目的及意本 (8)1.7 本本本的本要研究内容 (8)1.8 本论文的本本本本 (8)第2章含氟自交联苯丙乳液的改性及性能研究 (9)2.1 概述 (9)实实部分2.2 (9)2.2.1 实实原料和实实设备 (9)2.2.2 乳液的合成 (11)2.2.3 性能测试 (12)2.3 结果与结论 (13)2.3.1 N-MA/AA对乳液性能的影响 (13)2.3.2 DAAM和ADH对乳液性能的影响 (19)2.3.3 硅氧烷（VTES）对乳液性能的影响 (22)2.4 本章小结 (27)第3章石墨烯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (29)3.1 概述 (29)3.2 实实部分 (29)3.2.1 实实原料和试实设备 (29)3.2.2 实实过程 (30)3.2.3 性能测试 (31)3.3 结果与结论 (32)3.3.1 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的红外分析 (32)3.3.2 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的热重分析 (34)3.3.3 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的接触角分析 (35)3.3.4 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的扫描电镜分析 (36)3.3.5 不同硅烷偶联剂功能化的氧化石墨烯改性苯丙乳液的性能分析 (37)3.4 本章小结 (41)第4章叔碳酸乙烯酯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (43)4.1 引引 (43)4.2 实实部分 (43)4.2.1 实实原料和实实设备 (43)4.2.2 乳液的合成 (44)4.2.3 性能测试 (45)4.3 结果与结论 (45)4.3.1 不同叔碳酸乙烯酯含量对苯丙乳液的影响 (45)4.3.2 不同乳化体系对苯丙乳液的影响 (49)4.4 本章小结 (53)结论 (55)参参文献 (57)攻攻硕士学位期攻所发表的论文 (63)致谢 (65)第1章绪论1.1概述近年来全球范围内环保法规的收紧，政府对涂料行业有机化合物（VOC）的排放量提出了更加严格的要求。
苯丙乳液的合成及其改性
广州大学化学化工学院
本科学生综合性、设计性实验报
告
实验课程高分子合成实验
实验项目苯丙乳液的合成及其改性
专业应用化学班级10应化
学号1005100073 姓名邓亚中
指导教师宋建华
开课学期2012 至2013 学年 2 学期
时间2013 年 5 月9 日
一、实验方案设计
设备装置图
JS86 1.7g 3.4g 丙烯酸 1.4ml 1.4ml 甲基丙烯酸甲酯
6.6ml 6.6ml 丙烯酸丁酯 128.17 A.R
15.6ml 15.6ml 苯乙烯 104.14 A.R 15.7ml 15.7ml 氨水 -- -- 适量 适量 有机硅（KH-570） -- -- -- 1.44ml 乙二醇 62.07
A.R
-- 0.4ml 过硫酸钾
170.32 A.R
1.5g
1.5g
4. 实验方法步骤及注意事项 （1）实验流程图
（2）实验详细步骤
二、实验报告
三、实验总结
如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。
苯丙乳液的改性研究
研究报告及专论粘接卸∞，Ｐ７（７）苯丙乳液的改性研究甘孟瑜，谈尊燕，杨治国（重庆大学化学化工学院，重庆４０００４４）摘要：在苯丙乳液制备的基础上，探讨了丙烯酸、Ｎ－羟甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯、丙烯腈和三聚氰腚等不同改性荆对乳液性能的影响。
关键词：苯丙乳液：改－胜剂：改性研究中图分类号：ＴＱ４３３４’３３文献标识码：Ａ文章编号：１００１—５９２２（２００６）叭一００２５一０２苯丙乳液是由苯乙烯、丙烯酸酯类和少量丙烯酸共聚的乳液，此乳液被广泛地用于涂料行业：虽然苯丙乳液具有优良的性能．但存在成膜温度高、胶膜硬度低、耐水性差等缺点。
本文采用种子半连续法合成了一种苯雨乳液，叉用多种改性单体对其进行了共聚改性，考查了各种改性方法的效果。
１实验部分１１实验原料甲基丙烯酸甲酯，化学纯，天津市化学试剂研究所；丙烯酸丁酯，分析纯，天津市光复精细化工研究所；丙烯酸，分析纯，中国医药Ｅ海化学试剂公司；苯乙烯，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；过硫酸钾，化学纯，中国上海建新试剂厂；十二烷基苯磺酸钠，化学纯．中国医药集团上海化学试剂公司；碳酸氧钠，化学纯，重庆北碚化学试剂厂；ｏＰ－１０，化学纯，无锡市科技实验二厂：丙烯腈，化学纯，上海三爱思试剂有限公司；三聚氰胺，化学纯，北京福星化工厂；Ｎ一羟甲基丙烯酰胺，化学纯，天津化学试剂研究所；二乙烯基苯．化学纯，天津化学试剂研究所。
１．２实验方法１２．１苯丙乳液的制备在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入乳化剂、水及苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯（１：１），搅拌预乳化，然后升温至８００ｃ，加入部分引发剂和缓冲剂制各种子乳液。
在２～３ｈ内滴加完丙烯酸丁酯和丙烯酸（１２：１）的混合单体，同时滴加剩余引发剂，滴加完毕后，保温３ｈ并以氨水调节ｐＨ值到７～８，得到苯丙乳液。
１２２乳液的改性在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入２０％的苯丙乳液，搅拌、升温到８０℃，将剩余乳液、改性单体及改性剂在ｌｈ左右同时连续匀速滴加到体系中，滴加完毕后，保温１ｈ左右并【＝ｌ氨水调节ｐＨ值到７—８，自然冷却，出料。
苯丙乳液的生产工艺设计方案
苯丙乳液是一种常用的合成树脂乳液，通常用于涂料、胶粘剂、纺织品等行业。
以下是苯丙乳液的生产工艺设计方案的基本步骤：一、原料准备：1. 苯乙烯（苯丙烯）：作为主要原料，提供聚合反应的单体。
2. 乳化剂：用于稳定乳液并促进乳化反应。
3. 防腐剂、缓冲剂等辅助药剂：用于调节pH值、延长乳液的保存期限等。
二、聚合反应：1. 聚合釜装料：将苯乙烯、乳化剂、水等原料按一定比例加入聚合釜中。
2. 加热搅拌：加热至适宜的温度，启动聚合反应，并通过搅拌均匀混合原料。
3. 控制反应条件：控制温度、压力、pH值等反应条件，促进聚合反应的进行。
4. 反应时间：根据反应情况和产品要求确定合适的反应时间。
5. 冷却：结束聚合反应后，降温至适宜的温度。
三、乳化处理：1. 混合乳化：将聚合得到的树脂溶液与适量的乳化剂、水进行混合，形成乳液。
2. 搅拌乳化：通过搅拌设备将混合物进行均匀乳化处理。
3. 过滤：对乳化后的液体进行过滤处理，去除杂质，提高乳液的纯度。
四、精炼处理：1. 调整性能：根据产品性能需求，可添加适量的成膜剂、增塑剂等进行性能调整。
2. 检测质量：对乳液进行质量检验，确保产品符合标准要求。
3. 包装储存：将处理好的苯丙乳液进行包装，并储存于适宜的环境条件下。
五、清洁生产：1. 确保生产设备的清洁和消毒，避免杂质污染。
2. 合理利用资源，减少废弃物排放，实施清洁生产措施。
以上是苯丙乳液的生产工艺设计方案的基本步骤，具体生产工艺还需根据实际情况和产品要求进行调整和优化。
在生产过程中，要注意安全生产，合理控制生产成本，并不断改进工艺流程，提高产品质量和生产效率。
改性苯丙乳液的制备
1735.41
1237.00 1170.39
3000
2000
1500
1000
cmcm--11
450.0
图 2 环氧苯丙乳液红外光谱图
Fig.2 FT-IR spectra of styrene-acrylic emulsiom
图 3 环氧苯丙乳液的粒径图 Fig.3 Particle size diagram of styrene-acrylic emulsion
但乳化剂用量过多，会导致涂膜吸水率提高。综合考虑，最佳 的乳化剂用量约为单体总量的 4 %。乳化剂配比对乳液的性能 也有一定的影响，实验中，通过固定乳化剂用量不变(4 %)而 改变乳化剂配比以确定其影响如表 3 所示，综合考虑固含量、 粘度以及吸水率表现，以最后两种情况较为符合要求。 2.4.2 环氧树脂用量的影响
2 测试结果与讨论
2.1 红外光谱检测
醚(OP-10)
采用 Perkin-Elmer Spectrum-2000 型傅立叶变换红外光谱
十二烷基硫酸钠(SDS) 烷基酚聚氧乙烯醚磺
化琥珀酸单酯钠盐
分析纯 化学纯
天津市光复精细化工研究所 上海忠诚精细化工有限公司
仪对样品进行分析，得到的光谱分别如图 1、图 2 所示。 图 1 为环氧树脂的红外光谱图，其中于 3492 cm-1 处的是
环氧树脂用量对乳液的稳定性和涂膜的交联程度均有一 定影响。从表 4 可以看出随着环氧树脂用量的增加，凝聚率先 下降后增加，这是因为环氧树脂与丙烯酸酯树脂发生化学键 合，增加了聚合物的交联度，从而改善了其稳定性，但过多的 环氧树脂由于与丙烯酸不相容而发生微相分层，影响了聚合稳
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广东化工
2010 年 第 3 期 第 37 卷 总第 203 期
苯丙乳液改性水泥修补砂浆的制备与性能研究
２１ 苯 丙 乳 液掺 量 对 稠 度 的 影 响 ．
使 水 泥砂 浆 的水 化 硬 化 时 间 延 长 ， 同 时 由于 乳液 具 有 引 气 作 用 ， 消 泡 剂 而 只 能 消 除一 部 分 气 泡 ， 以改 性 砂 浆 所 存 在 较 多 的气 孔 ， 丙 乳 液 掺 量 越 多 苯 气 孔 也 越 多 ， 以强 度 持 续 结果表 明 ， 准砂浆 中 ， 基 随 苯 丙 乳 液 的增 加 ， 浆 的 ７ 抗 折 强 砂 ｄ 度 逐 步 降低 ， ２ ｄ 折 强 度 则 接 近 而 ８抗
普 通 砂 浆 的抗 折 强 度 （ ４ ， 要 是 图 ）主
聚 合 物 的保 水 性 能 在 起 作 用 。 抗 压
量为 ３ ％时 ， 水 量达 到最 小 值 ， 水 用 减 率 最 大 ， 达 到 ２ ． ， 后 随 着 苯 可 ２ ％ 随 ９ 丙 乳 液 掺 量 继 续 增 加 ， 浆 所需 水 量 砂 又 逐 渐 增 加 （ ２ 。 随 着 苯 丙 乳 液 图 ） 的 加 入 ， 泥 砂 浆 的 凝 结 时 间 延 长 水
合 物 的 改 性 作 用 是 因 为 乳 液 在 水 泥 水 化 的 同 时 ， 水 成 膜 ， 住 了 水 泥 失 包
实 验结 果 表 明 ， 丙 乳 液 的掺 人 苯 显著 改 善 了水 泥砂 浆 的流 动性 （ 图
动 性 变 化 具 有 一 定 的 规律 性 ， 量 为 掺 ３ ％时 ， 准 砂 浆 与 掺 入 高 岭 土 砂 浆 基 的流 动 性 最佳 ， 度 值 分 别 达 １ ８ 稠 ０ ｍｍ 和 ８ ｍｍ； 量 为 ５ ８ 掺 ％时 ， 人 煅 烧 膨 掺
是 苯 丙 乳 液 可 以起 到 “ 滚珠 ” 效应 ， 而
且 其 中含 有 的 表 面 活 性 剂 可 对 水 泥 有 分 散 的作 用 ， 此 可 以增 加 稠 度 ， 因
苯丙乳液的聚合及其聚合工艺
关于苯丙乳液的聚合1.1 苯丙乳液聚合机理乳液聚合的机理HarKins首先做了定性的描述了。
他认为,当乳化剂溶于水时,若其浓度超过临界胶束浓度时，则乳化剂分子聚焦在一起形成乳化剂胶束。
在乳化剂溶液中加入难溶于水的单体并进行搅拌时，单体大部分分散成液滴，部分单体则增溶于乳化剂胶束中。
当水溶性的引发剂加入后，引发剂在水中生成自由基并扩散到胶束中去，并在那里引发聚合反应。
HarKins将理想乳液聚合机理分为三个阶段：第一阶段: 乳胶粒生成期从诱导期结束到胶束耗尽这一期间为聚合第一阶段。
在此阶段中,由于水相中引发剂分解出的自由基不断的扩散到胶束中,并在那里引发聚合反应,生成单体、聚合物粒子，既乳胶粒，随着反应的不断进行,新乳胶粒不断产生，使聚合反应进行一个加速期。
另一方面，随着放映的进行,乳胶粒的体积渐渐的增大，其表面积也随之增加，这样越来越多的乳化剂分子从水相被吸附到乳剂粒表面上，因而破坏了乳化剂与胶束间的平衡。
胶束中的乳化剂分子不断补充入水相，直到转化率达到一定程度后，水相中的乳化剂浓度下降到临界胶束浓度以下，胶束即告消失。
此时，不再有新的乳胶粒生成，聚合体系中的乳胶粒不再变化，至此反应转入第二阶段。
第二阶段：反应恒速期从胶束消失到单体液滴消失这一期间为第二阶段。
此阶段由于胶束的消失，体系中不再有新的乳胶粒生成，总的乳胶粒数目保持不变。
且随着聚合反应的进行，单体液滴中的单体不断扩散入乳胶粒中，使粒子中的单体浓度不变，所以此阶段聚合速率保持不变，直至单体液滴消失，聚合速率下降，反应转入第三阶段。
第三阶段：降速期从单体液滴消失至聚合反应结束为第三阶段。
此阶段由于单体液滴的消失，不再有单体经水相扩散进入乳胶粒，故乳胶粒中进行的聚合反应只能靠消耗粒子中贮存的单体来维持，使聚合速率不断下降，直至乳胶粒中的单体耗尽，聚合反应也就停止1.2 乳液聚合工艺生产聚合物乳液和乳液聚合物有多种工艺可供选择。
如间歇工艺、半连续工艺、连续工艺补加乳化剂工艺及种子乳液聚合工艺等。
苯丙乳液改性的研究与应用进展
行业动态2018·03141Chenmical Intermediate当代化工研究苯丙乳液改性的研究与应用进展＊夏 伟（海南科技职业学院 海南 571126）摘要：本文对最近几年苯丙乳液改性的运用和发展进行探究，详细阐述了有机氟、有机硅、环氧树脂、蒙脱土、纳米材质等几种苯丙乳液的改性，并指明苯丙乳液改性的发展趋势。
关键词：改性；苯丙乳液；探究；发展中图分类号：O 文献标识码：AProgress in the Research and Application of Styrene Acrylic Emulsion ModificationXia Wei（Hainan V ocational College of Science and Technology, Hainan, 571126）Abstract ：This paper explores the application and development of styrene acrylic emulsion modification in recent years, and expounds themodification of several kinds of styrene acrylic emulsion, such as organic fluorine, organosilicon, epoxy resin, montmorillonite, nano material and so on, and points out the development trend of the modification of styrene acrylic emulsion.Key words ：modification ；styrene acrylic emulsion ；exploration ；development苯丙乳液是由丙烯酸酯单体与苯乙烯聚合而成，在金属层涂料、建材涂料、粘合剂等领域被普遍运用。
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广州大学化学化工学院
本科学生综合性、设计性实验
报告
实验课程高分子合成实验
实验项目苯丙乳液的合成及其改性
专业应用化学班级10应化
学号1005100073 姓名邓亚中
指导教师宋建华
开课学期2012 至2013 学年 2 学期
时间2013 年 5 月9 日
这些单体也逐渐减少，所以反应速度就逐渐减慢了，直至这些单体耗尽，于是聚合反应就终止了，这称为第三阶段。
乳液聚合技术重要的特征为分隔效应，即聚合增长中心被分隔在为数众多的聚合场所内， 这一特征使得乳液聚合过程具有较高的聚合速度以及产物分子量高等优点， 同时还使生产工艺乃至产品结构和性能易于控制和调整，通过聚合工艺来实现聚合物结构和性能的优化。
乳液聚合方法及聚合产物也存在自身的缺点。
例如，自由基碎片及乳化剞的存在使得乳液聚合产物不能高于高纯领域；与本体聚合相比，乳液聚合的反应器有效容积量由于分散介质的存在而被降低。
（2）本课题的聚合机理：使用含乙烯基的有机硅烷改性苯丙乳液，是直接利用乙烯基有机硅氧烷单体中的双键和苯丙乳液单体进行自由基聚合，其分子结构较小，相对聚有机硅氧烷大单体来说更容易与苯丙乳液共聚，因此使用较少的用量就可以达到改性要求。
乙烯基三乙氧基硅烷（VTES ）对苯丙乳液进行改性，一方面可通过烷氧基的水解缩合反应形成交联结构，提高共聚物的强度，改进性能；另一方面， 共聚物中未反应完的 Si-OH 基可与无机基材表面的羟基等作用，形成氢键或化学键，提高与被粘表面的粘接强度。
3．实验装置与材料 （1）实验设备
三口烧瓶、冷凝管、恒压滴液漏斗、电动搅拌器、恒温浴、温度计、玻璃棒、烧杯、分析天平
（2）实验药品
设备装置图
药品名称 分子量 规格 用量
苯丙乳液
苯丙乳液改
性
十二烷基硫
酸钠
288.38 A.R 1.7g 3.4g
JS86 1.7g 3.4g
丙烯酸 1.4ml 1.4ml
甲基丙烯酸
甲酯
6.6ml 6.6ml 丙烯酸丁酯 128.17 A.R 15.6ml 15.6ml
苯乙烯 104.14 A.R 15.7ml 15.7ml
氨水 -- -- 适量 适量
有机硅
（KH-570）
-- -- -- 1.44ml 乙二醇 62.07 A.R -- 0.4ml
过硫酸钾 170.32 A.R 1.5g 1.5g。