可聚合乳化剂在耐沾污外墙涂料中的应用

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可聚合乳化剂在耐沾污外墙涂料中的应用

外墙乳胶涂料普遍存在抗污染能力不足的缺陷，制约了外墙涂料的推广应用。

乳液是决定外墙乳胶涂料耐沾污性的关键所在，配制乳液时使用的常规乳化剂会残留在漆膜表面，影响乳液聚合物耐水性能。为了克服由于加入乳化剂而带来的弊端，人们正致力于开发无皂乳液聚合技术。

可聚合乳化剂与常规乳化剂相比，除了具有亲水、亲油基外，还包括一个反应性的官能基团，这种反应性官能基团能参与乳液聚合反应，在起到常规乳化剂作用的同时，还可以共价键的方式键合到聚合物粒子表面，成为聚合物的一部分，避免了乳化剂从聚合物粒子上解吸或在乳胶膜中迁移，使乳胶膜表面的亲水基团大大减少，从而能提高乳液的稳定性和改进乳胶膜的性能。

本文主要研究了可聚合乳化剂在核壳乳液聚合中的应用，以及其在改善外墙涂料耐沾污性方面的潜在应用。选择阴离子型乳化剂SE-10N作为可聚合乳化剂进行试验。

1·实验部分

1.1原料

甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)，均为分析纯；引发剂过硫酸钾(KPS)、乳化剂OP-10和十二烷基硫酸钠(SDS)，以及可聚合乳化剂SE-10N(上海昭日化工有限公司)、碳酸氢钠等，均为市售化学纯试剂。

1.2掺加可聚合乳化剂的核壳乳液的制备

1.2.1乳液的基本配方与聚合工艺

本试验聚合工艺采用两步种子乳液聚合法，加料方式为饥饿态半连续加料法。丙烯酸酯核壳乳液的基本配方见表1。该核壳乳液为内软外硬型，核壳层的玻璃化温度Tg分别为-41℃和57.1℃。

1.2.2丙烯酸酯核壳乳液的制备

先将核、壳单体分别加入到设计份量1/3的复合乳化剂溶液中预乳化1h，制得预乳化液。在装有搅拌器、冷凝管、氮气导入装置和滴液漏斗的500mL四口烧瓶中，通入氮气排除氧气，边搅拌边依次加入剩余1/3乳化剂水溶液、缓冲剂溶液、1/2核单体预乳化液、1/3引发剂水溶液。混和均匀后，升温至70℃左右使之聚合，当出现蓝色荧光后，用两个滴液漏斗分别同步、缓慢滴入剩余的核单体预乳化液及1/3引发剂水溶液，滴加完毕后升温到75℃并保温0.5h，即得到种子乳液。在种子乳液中，控温75℃左右，通过两个滴液漏斗分别同步、缓慢滴加壳单体预乳化液及剩余1/3引发剂水溶液，大约2.5~3.0h滴加完毕，升温至80℃继续反应1h，使残余单体反应完全。反应结束后自然降温至40℃以下，用氨水调节pH值至7~8，过滤，出料。

1.3乳液及涂料性能测试

乳液粒径及粒径分布：采用MalvernZetasizerNanoZS90激光粒径分布仪测定核壳乳胶粒子的粒径分布。

涂膜表面接触角：采用JC2000A静滴接触角/界面张力仪(上海中晨数字设备有限公司)测定涂膜表面接触角。

凝胶率：反应结束后，收集所有凝聚物，烘干至恒重，凝聚物质量占单体总质量的百分率即为凝胶率。

乳液涂膜吸水率：将2mL左右乳液滴在表面皿上，室温25±2℃自然流平成膜，后在烘箱内80℃烘2~3h，制得厚约1mm的膜。准确称取乳液涂膜的干重m1，浸水24h后，用滤纸吸掉表面的水分，称量得m2，二者的重量差即为吸水量。按下式计算乳液吸水率：ω=[(m2-m1)/m1]×100%漆膜耐沾污性测试参照国标GB/T9755-2001进行，粉煤灰为标准粉煤灰。

2·结果与讨论

2.1掺加可聚合乳化剂对乳液性能的影响

掺加可聚合乳化剂后凝胶率均较低，说明聚合过程比较稳定，从平均粒径变化来看，乳胶粒子粒径总体较小且均在100nm附近，可聚合乳化剂的掺量与乳胶粒子粒径没有直接关系，并没有表现出常规乳化剂的性质(随着乳化剂用量的增加，乳液粒径变小)。这说明可聚合乳化剂本身乳化效果不如常规乳化剂，而且参与了单体的聚合。

由乳液漆膜接触角来看，随着SE-10N掺量增加，接触角越大，这说明迁移至漆膜表面的亲水性基团大大减少，也证明了可聚合乳化剂的掺加可大大减少常规乳化剂的负面影响。

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