叔-醋-丙乳液粘度影响因素的研究.doc

叔-醋-丙乳液粘度影响因素的研究
张太龙丁盛
苏州弗克科技新型建材有限公司
摘要采用种子乳液聚合的方法，合成出叔醋丙乳液，考察保护胶种类和用量、乳化剂用量、聚合温度、搅拌速度对乳液粘度的影响。研究结果表明，叔醋丙乳液粘度的可调性和多样性，
关键词叔醋丙乳液种子聚合粘度影响因素

醋酸乙烯酯与丙烯酸丁酯和叔碳酸乙烯酯聚合物，具有耐水性强﹑柔韧性好﹑透明度高﹑附着力强等性能，广泛应用于木材﹑织物﹑包装﹑建筑等领域。乳液在具体的应用中，粘度是其流变性能的重要指标之一，它的大小关系到聚合物乳液的稳定性能和加工性能。作为涂料，适宜的粘度，可以防止乳液在施工过程中的流挂﹑流失和流平性不好等现象;作为粘结剂，粘度过低，乳液流失太多，成膜物减少，增加上胶量，影响粘结性能[1]。另外，乳液粘度大可以增大乳液在运输﹑贮存和应用过程中的稳定性。因此，合成出适宜粘度的聚合物乳液具有重要的实用价值。乳液的粘度主要取决于乳液的外相粘度﹑乳液粒径的大小及颗粒间的相互作用[2][3]。本文从保护胶﹑乳化剂﹑搅拌速速﹑聚合温度等方面考察对乳液粘度的影响。
1实验部分
1.1原料及试剂
（1）醋酸乙烯酯聚合级，上海石化化工事业部
（2）叔碳酸乙烯酯工业级，青岛宜氏化工有限公司
（3）丙烯酸丁酯工业级，上海九邦化工有限公司
（4）聚乙烯醇1799，1788，工业级上海石化化工事业部
（5）过硫酸铵工业级无锡市精科化工有限公司，
（6）十二烷基硫酸钠化学纯无锡市精科化工有限公司，
（7）聚氧乙烯烷基芳基醚(OP-10)化学纯国药集团化学试剂有限公司。
1.2乳液聚合过程
在装有搅拌器﹑回流冷凝管﹑滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中，将适量的聚乙烯醇（PVA）溶于水，升温至80℃保持温度待PVA充分溶解后，加入部分引发剂，乳化剂和缓冲剂的溶液，通氮气，升温至76℃，加入部分单体，聚合结束后，保持一定温度，滴加混合单体，同时滴加引发剂，3～5小时滴完，然后升温至85℃保温2h，冷却至40℃出料。
反应温度根据实验要求改变。
1.3性能测定方法
1.3.1乳液粘度测定：使用上海天平仪器厂生产的NDJ-1型旋转式粘度计。
1.3.2稀释稳定性：按GB11175-89进行
2结果与讨论
2.1保护胶聚乙烯醇对乳液粘度的影响
叔醋丙乳液由于存在水溶性较大的单体，所以乳液聚合中，单体不仅可以在胶束中聚合，还在水相中进行聚合反应。所以不可避免的发生单体与PVA接枝聚合，而接枝反应的多少和被接枝的聚合物结构有关。研究表明，醋酸乙烯酯链节的甲基上的氢比其叔碳原子上的氢更易发生接枝反应，两者活性比为75:25[4]。因此，含有醋酸乙烯酯链节的部分醇解PVA更易发生接枝聚合，而完全水解的PVA难以接枝。PVA接枝以后会在水溶的主链旁生成憎水的聚醋酸乙烯酯侧链。在水溶液中，这些憎水的侧链会相互集束在一起形成物理交联点，使PVA分子形成一个网络，从而提高乳液的粘度。这种憎水侧链的PVA越多，生成网络的交链点越多，溶液的粘度也越高。
叔醋丙乳液的聚合采用1788和1799的PVA作为保护胶进行试验。图1中用等摩尔配比的1788和1799型PVA进行复配试验。从试验结果可以看出，在使用不同型号的PVA做保护胶时，PVA的醇解度越低，乳液的粘度越大。图2中单用1788型PVA做试验，保护胶的浓度由4%(质量分数)增加到10%(质量分数)时，乳液粘度相应增加，继续增加保护胶的浓度至12%(质量分数)，乳液的粘度开始下降。

2.2乳化剂对乳液粘度的影响
我们采用阴离子的十二烷基硫酸钠和非离子的聚氧乙烯烷基芳基醚作为复合乳化剂。总结起来，在乳液聚合体系中，乳化剂的作用体现在三个方面:①降低界面张力，使单体容易分散成小液滴；②在单体液滴表面形成带电保护层，阻止了凝聚，形成稳定的乳液;③胶束的增溶作用[5]。在叔醋丙乳液体系中，乳化剂作为重要的组成成分，决定了胶束的数目和大小。乳化剂用量大，形成胶束的数目多，胶束成核机率增加，乳胶粒表面乳化剂的覆盖率高，总的表面能降低，导致乳液体系的粘度变小。乳化剂用量小，最终形成的乳胶粒的粒径变大，乳胶粒表面乳化剂的覆盖率降低，从而引起乳液粘度变大或破乳现象的发生。
从表1和图3中我们可以看到，乳化剂的用量增加到3%（质量分数）时，乳液的粘度降低到235mPa·s，继续增加乳化剂的用量乳液粘度的变化不是很大；当乳化剂的用量减少到0.5%(质量分数)，体系的粘度增大到850mPa·s，稳定性测试表明乳液出现了凝聚现象。

2.3聚合温度对乳液粘度的影响
聚合反应中自由基向大分子链转移的速度与温度的关系符合阿累尼乌斯公式，也就是说反应温度越高，链转移反应的速度也越大。温度越高自由基生成速度越快，外相中自由基浓度增大，导致自由基由外相向乳胶粒中的扩散速度增加，即成核速率增加。因而使