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苏州地坪--水性环氧丙烯酸乳液的合成研究探讨(二)
3结果与讨论
    影响水性环氧丙烯酸乳液性能的因素包括很多方面,主要有所采用的环氧树脂的用量与种类、单体的选择与配比、乳化剂的类型与用量及引发剂的种类和温度等。
    3.1温度对聚合物的影响
    温度对聚合物的影响见表2。
    表2温度对聚合物的影响
    注:1为最好,5为最差。
    由表2可知,低温反应得到的接枝共聚物的水分散稳定性差。这是由于引发剂自由基夺取—CH2—上的氢原子需要一定能量,温度较低时能量低,不利于共聚和接枝反应。当超过90℃时,引发剂分解太快,引发效率低,接枝共聚反应的转化率下降,导致产物的水分散稳定性变差。因此,最佳反应温度为78~81℃。
    3.2环氧树脂种类对涂膜性能的影响
    环氧树脂具有很好的防腐性,在对其进行改性制成自乳化型乳液后,环氧树脂还起着内交联剂的作用。致密度对涂膜的防腐性起着决定性作用[7,8]。本研究选择了4种环氧树脂进行对比,试验结果见表3。
    表3环氧树脂种类对聚合物性能的影响
    注:E-51、E-44、E-20和E-12的环氧值依次降低,相对分子质量依次增大。
    表3试验结果表明:随着环氧树脂环氧值的降低,环氧树脂的相对分子质量增大,乳液的平均粒径增大,凝聚率提高,黏度增大;涂膜的硬度增加,吸水率降低,耐冲击性下降,附着力降低。这是由于相对分子质量小的环氧树脂易于溶解在丙烯酸单体中,在滴加过程中易于均匀参加聚合反应,被丙烯酸单体接枝而生成更多的接枝共聚物,提高聚合物的相容性,同时也提高乳液的聚合稳定性。随着环氧树脂的相对分子质量的增大,需要消耗更多的乳化剂才能保持乳液聚合稳定,否则将导致乳液的平均粒径增大,稳定性下降。综合考虑采用E-44作为改性剂,可得到稳定的环氧丙烯酸复合乳液。
    3.3环氧树脂用量对涂膜性能的影响
    环氧树脂的用量对聚合物性能的影响见表4。
    表4环氧树脂用量对聚合物性能的影响
    表4结果表明:随着环氧树脂用量的增加,乳液的凝聚率略微增大,涂膜的相对硬度增大、光泽降低、吸水率降低,乳液的黏度增大,乳液中凝聚现象趋于严重。适量的环氧共聚有利于提高耐水性、耐酸碱性、耐盐水性等。环氧树脂量太大,生成非均相共混物;环氧树脂量太小,所得乳液的综合性能较差。因此,应选择适宜的环氧值树脂和用量,这不仅可以提高改性丙烯酸酯乳液的稳定性,也可增强涂膜的综合性能。综合考虑,环氧树脂E-44的质量分数在9%左右时最佳。
 3.4引发剂对性能的影响
    引发剂的用量对乳液聚合有较大的影响,其影响结果见表5。
    表5引发剂用量对聚合物性能的影响
    表5结果表明:引发剂过硫酸铵的用量以单体用量的0.6%为宜。引发剂用量大,乳液聚合速率快,单体转化率高,凝聚率降低;用量低,聚合反应速率太慢,反应后期,环氧树脂由于不溶于丙烯酸树脂中,导致相分离,有环氧树脂析出。另外引发剂用量增加,乳胶粒子_变小,乳液黏度增大,诱导期明显缩短,转化率显著提高。另外,环氧树脂含有微量双酚A,对聚合反应有阻聚和缓聚的作用。但引发剂量过大,反应剧烈难以控制,反而加剧凝聚现象的发生,也有可能自由基偶合终止的几率相应增大,从而使有效自由基数目减少[9,10]。
    3.5共聚单体对涂膜性能的影响
    环氧-丙烯酸酯乳液聚合中单体是形成聚合物乳液的重要因素,它关系到乳液的物理化学性能、涂膜性能及机械性能等。因此,通过分子设计正确选择单体及各种单体的用量是至关重要的,只有软硬单体比例适宜才能得到耐冲击性、成膜性能均好的涂膜。软硬单体的比例对涂膜性能的影响见表6。表6结果表明:软硬单体比例在1∶1时综合性能较好。
    表6软硬单体配比对聚合物性能的影响
    3.6环氧-丙烯酸聚合物性能分析
    聚合物乳液粒径分布见图1。
    图1表明合成的复合乳液粒径均匀,性能稳定。结合表4的耐盐水试验结果,合适的配方和合成工艺条件可得到性能稳定的环氧-丙烯酸酯复合乳液。该乳液具有以丙烯酸为核、环氧树脂为壳的内硬外软的粒子结构。丙烯酸在核层增加了粒子的韧度,而环氧树脂在壳层使得粒子具有抗腐蚀性,最终所得乳液不仅涂膜性能和附着力好,而且增加了膜的致密性,使耐水性提高[11-13]。
发布时间:2011/8/23 9:39:35 点击率:1891
 
 

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