我国改性苯丙乳液的研究进展

我国改性苯丙乳液的研究进展

赖晓琳

【摘要】The paper summaried the advances of styrene-acrylic emulsion modified by organic fluorine-silicone, epoxy resin, nano-material and other functional materials.%综述了我国有机硅氟改性、环氧改性、纳米材料改性以及其它功能材料改性苯丙乳液的发展情况。

【期刊名称】《上海化工》

【年(卷),期】2012(037)007

【总页数】3页(P32-34)

【关键词】苯丙乳液;改性;性能

【作者】赖晓琳

【作者单位】漳州卫生职业学院,福建漳州363000

【正文语种】中文

【中图分类】TQ316.6

苯乙烯-丙烯酸酯乳液简称苯丙乳液，是乳液聚合中研究较多的体系，也是当今世

界有重要工业应用价值的十大非交联型乳液之一。由于其较高的性价比，在胶粘剂、造纸施胶剂、涂料、印刷用水性上光油等领域应用广泛。但由于苯丙乳液在耐水性、耐候性、抗老化、抗张强度等方面存在一定缺陷，在应用上受到一定的限制，因此国内学者进行了大量深入的研究，利用有机硅、有机氟、环氧树脂、纳米材料、蒙

脱土等对苯丙乳液进行改性以提高其性能。

1 有机硅氟改性

1.1 有机硅改性

有机硅改性苯丙乳液简称硅苯丙乳液。有机硅具有优良的耐高低温、耐紫外线、耐红外辐射和耐氧化降解等性能，用有机硅对苯丙乳液进行改性，可以明显提高其耐水性、耐有机溶剂性、耐候性和耐久性等。硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）因分子中含有乙烯基,可与丙烯酸酯类单体进行共聚合反应；同时,VTES 中还含有三个可反应的乙氧基,可通过它们的水解缩合反应形成交联点,是常用的有机硅改性剂。郭仕恒等[1]以苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）、α-甲基丙烯酸（MAA）、乙烯基三乙氧基硅烷为原料,采用种子乳液聚合法合成了硅烷偶联剂改性苯丙乳液。制得的改性苯丙乳液的外观、钙离子稳定性、冻融稳定性、成膜性都较好；与纯苯丙乳胶膜相比,其乳胶膜的吸水率更低,耐有机溶剂性更好，Tg升高5℃，耐热性有所提高。由于传统的三烷氧基型偶联剂有可能会降低苯丙乳液的稳定性，大大限制了其使用范围。奚丽萍等[2]使用新型的二烷氧基型环氧硅烷偶联剂改性苯丙乳液，通过苯丙乳液中聚合物羧基和环氧型硅烷中环氧基的反应，引入可水解的硅烷氧基团，然后经硅氧烷基的水解和缩合，形成交联的Si—O—Si键交联。获得的改性苯丙乳液涂层与苯丙乳液相比，防腐效果有显著改善。

1.2 有机氟改性

有机氟改性苯丙乳液通过在丙烯酸酯聚合物中引入含氟基团得到聚丙烯酸氟代烷基酯,由于氟的电负性大,C—F键十分稳定,含氟侧链可对主链和内部分子屏蔽保护,使丙烯酸酯不仅保持了其原有特性,还可有效地提高其稳定性、耐候性、抗污性和耐油耐水性[3]，在涂料工业中占有十分重要的地位。唐新等[4]采用两阶段无皂乳液聚合方法，以全氟烷基乙基丙烯酸酯（FAEA）为含氟单体，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）为阳离子单体，丙烯酰胺（AM）为亲水单体，在偶氮二异

丁腈（AIBN）和2,2-偶氮［2-（2-咪唑啉-2-基）丙烷］二氢氯化物（VA-044）的引发作用下，合成了稳定性好、泛蓝光的阳离子型全氟丙烯酸酯改性苯丙乳液。研究发现，在纸张、氟碳涂料、纺织化学品表面处理应用中，当FAEA的质量分数为3.0%～7.1%时，性价比较佳。对共聚物乳胶膜进行退火处理，最佳热处理温度为120℃。段红军等[5]采用原位乳液聚合法，以硅烷偶联剂表面修饰的纳米TiO2与苯乙烯、丙烯酸酯、有机氟单体（DFMA）为原料，合成了热稳定性好、疏水性强、平均粒径为100 nm左右的TiO2/含氟苯丙核壳乳液，当TiO2和DFMA用

量（质量分数）分别为2%和14%时，乳胶膜的疏水性和耐热性能得到较大提高。

2 环氧改性

环氧树脂对丙烯酸树脂进行改性基于两种机理：一是接枝共聚法。环氧树脂无不饱和双键，却含有醚键，相邻碳上α-氢原子和叔碳上的氢原子比较活泼。在引发剂

作用下，可以形成自由基，从而引发接枝反应。二是酯化共聚改性。环氧树脂和丙烯酸或甲基丙烯酸在一定条件下可以进行酯化反应，再进行聚合[6]。由于环氧改

性苯丙乳液既具有苯丙乳液的优良特性，又具有环氧树脂强度高、粘附性好的特点，因而具有广泛的应用价值。袁博等[7]采用半连续种子乳液聚合法制得环氧改性苯

丙乳液。研究了环氧树脂、功能单体、引发剂、乳化剂用量对乳液性能的影响。研究表明：环氧树脂为单体总量的9%、丙烯酸用量为单体总量的2%、硅烷偶联剂

用量为单体总量的1.5%、引发剂用量为单体总量的0.5%、乳化剂用量为单体总

量的4%时，得到的乳液具有优良的综合性能。郭文录等[8]通过预乳化和半连续乳液聚合的方法合成环氧改性苯丙乳液,研究了乳化剂、引发剂、环氧树脂、功能单

体用量等条件对反应过程及乳液性能的影响，通过实验得到阴离子与非离子乳化剂配比为1.5∶1、引发剂的用量为0.6%、功能单体MAA的用量为2%、环氧树脂

的用量为5%时，合成的环氧改性苯丙乳液在耐水性、耐碱性、Ca2+稳定性等方

面有了明显提高。

3 纳米材料改性

碳纳米管是一种纳米级无缝管状结构碳材料，具有优异的机械性能及独特的电学性能。其离域大π键使电荷很容易在表面移动，极利于释放所携带的静电荷。把它

作为增强相，加入到聚合物中，能极大地改善聚合物的力学性能和电学性能，鲍宜娟等[9]利用混酸体系和3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂（KH550）对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行表面修饰，然后将修饰后的MWCNTs加入苯丙乳液中，成功

制备了具有良好抗静电性能和力学性能的碳纳米管/苯丙乳液改性内墙涂料。纳米SiO2作为一种功能性组分加入到涂料体系中制成纳米改性涂料,可提高涂料的耐洗刷性、耐候性、耐沾污性等许多性能并能赋予其抗菌、自洁等特殊的功能[10]。嵇胜全等[11]采用原位乳液聚合法制备了苯丙-硅溶胶纳米复合乳液,系统研究了乳化

剂种类和用量对乳液稳定性、乳胶膜吸水率以及乳胶粒子粒径的影响，结果表明采用复合乳化体系（十二烷基硫酸钠与壬基酚聚氧化乙烯基醚的质量比为2∶1）制

备的复合乳液稳定性最好，复合乳胶粒子呈现规则的球形,粒子直径为45 nm,复合效率高。与聚合物乳胶膜相比，聚合物-无机复合乳胶膜结构更加致密,具有优异的耐水性能；与共混法相比,原位乳液聚合法制备的复合乳液由于有机-无机杂化效应，从而表现出优异的耐水性能。

4 其它

徐晶等[12]采用常规乳液聚合方法,将苯乙烯、丙烯酸丁酯等作为共聚单体,引入环

氧树脂及具有抗闪蚀功能的磷酸酯功能单体，制得了性能较好的水性环氧改性含磷苯丙防锈乳液。周土智等[13]采用核壳乳液聚合法,通过添加氧化锌作为交联剂,合

成了稳定的锌离子交联型苯丙乳液。制得的自交联乳液配制成木器涂料,室温干燥

的涂膜具有干燥速度快、硬度高、易打磨和抗粘连性好等特点。黄国波[14]用悬浮-乳液复合聚合制备有机蒙脱土/苯丙复合乳液，该乳液耐热性较好，稳定性、起始热分解温度和玻璃化转变温度比苯丙乳液高，具有较好的耐黄变性能。查瑞涛等