第２３卷第５期化 学 研 究中国科技核心期刊２０１２年９月ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ｈｘｙｊ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
有机硅改性苯丙乳液的研究进展
崔运启１，２，刘 璐１，张普玉１＊
（１．河南大学化学化工学院精细化学与工程研究所，河南开封４７５００４； ２．黄淮学院化学系，河南驻马店４６３０００）
摘 要：综述了有机硅改性苯丙乳液的机理、方法和聚合技术研究进展．介绍了物理共混法和化学改性法，重点
阐述了化学改性法的最新研究进展，并展望了有机硅改性苯丙乳液的发展趋势．
关键词：有机硅；改性；苯丙乳液；研究进展
中图分类号：Ｏ ６３４．４文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１０１１（２０１２）０５－００９７－０６
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ
ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉｃｏｎｅ
ＣＵＩ Ｙｕｎ－ｑｉ １，２，ＬＩＵ Ｌｕ１，ＺＨＡＮＧ Ｐｕ－ｙｕ１＊
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｈｕａｎｇｈｕａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
Ｚｈｕｍａｄｉａｎ４６３０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｍｏｄｉｆｉｃａ－
ｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ
ｓｉｌｉｃｏｎｅ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｉｘｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ
ｌａｔｅｓｔ ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｓ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｒｅ
ａｌｓｏ ｇｉｖｅｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉ－
ｃｏｎｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉｃｏｎ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ
苯丙乳液是苯乙烯和丙烯酸酯类单体的共聚物乳液，其在国际上的发展越来越快，特别是在美国、日本、欧盟，其发展已经到了一个非常成熟的地步．我国从２０世纪７０年代起开始研制苯丙乳液，８０年代开始正式投入使用，经过几十年的发展，现已广泛应用于建筑、涂料及胶黏剂等领域．虽然苯丙乳液具有优良的黏附性、耐氧化性和耐油性，但是其耐水性和耐候性较差，且易于形变，限制了它的应用［１］．有机硅具有优异的耐高、低温，耐辐射性和突出的耐水性，用有机硅对苯丙乳液进行改性，可以明显提高其耐水性、耐候性和抗沾污性等；除此以外，有机硅改性苯丙乳液比硅丙乳液有着更高的性价比，进一步扩大了其作为建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张黏合剂和胶黏剂等的使用．
１ 有机硅改性苯丙乳液的机理
有机硅聚合物中硅氧键键能高达４２５ｋＪ／ｍｏｌ，远大于碳氧键键能（３５１ｋＪ／ｍｏｌ）和碳碳键键能（３４５ｋＪ／ｍｏ１），而且硅氧键间存在着ｄ…π键和ｐ…π键，使其具有抗氧化和抗分解性能［２－３］．除此以外，有机硅分子
收稿日期：２０１２－０４－２５．
基金项目：河南省科技厅科技攻关重点项目（１０２１０２２１０１１４）．
作者简介：崔运启（１９７２－），女，讲师，主要从事功能高分子方面的研究．＊通讯联系人．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｐｕｙｕ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
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化 学 研 究２０１２年
体积大、表面张力小和内聚能密度低，使其具有优良的透气性、抗黏污性和疏水性［２］．有机硅和苯丙树脂的极性相差很大，将两类聚合物结合在一起，可以得到兼具两者优异性能的新型聚合乳液．目前，按照其改性方法，可分为物理共混法和化学改性法两种方法．
２ 有机硅改性苯丙乳液的方法
２．１ 物理共混法
物理共混改性，又称为冷拼法，分为两种方法［３］：一是将有机硅氧烷单体作为偶联剂或改性助剂直接加入苯丙乳液中改性；二是将有机硅氧烷制备成有机硅乳液，再将其与苯丙乳液共混进行改性．物理共混法的优点是：可以引入较多有机硅；缺点是：聚硅氧烷与苯丙共聚物的极性相差很大，两者不能形成化学键，导致乳液稳定性差，容易产生相分离和聚硅氧烷的表面迁移．
范青华等［４］首先采用聚硅氧烷乳液与苯丙乳液混合的方式来改性苯丙乳液，研究发现共混乳液的稳定性不同，有的体系需要加入稳定剂．从ＳＥＭ照片中可看出聚硅氧烷与苯丙聚合物在改性橡胶膜中呈清晰的两相结构，且聚硅氧烷相在膜的表面富集．
针对这种情况，范青华等［４－５］和ＲＩＣＨＡＲＤ等［６］在物理共混法上又做了进一步的研究，发现可通过加入增溶剂和交联剂的方法来解决相分离及聚硅氧烷的表面迁移问题．然而增溶剂的加入虽然可以实现理想共混，但是不能明显改善聚硅氧烷的表面迁移；交联剂的加入虽然为一种有效的方法，但是得到的共混乳液在纳米范围内仍然是非均相的．
随后，范青华等［５］对比了共混和共聚两种改性方法对苯丙乳液薄膜的影响．发现共聚法形成的互穿网络（ＩＰＮ）结构能有效的改善聚硅氧烷向膜表面的迁移，从而提高了乳液的稳定性和耐水性．因此，国内外早期以共混改性法为主，后来逐渐被化学改性法所代替．
２．２ 化学改性法
通过化学改性法制得的无规、接枝和ＩＰＮ结构共聚物，不易产生相分离和聚硅氧烷的表面迁移，因此得到的有机硅改性苯丙乳液具有优良的耐水性、耐候性和耐污性．根据引入的有机硅的种类，化学改性苯丙乳液可分为五种方法［７－９］：（１）缩聚法，（２）共聚法，（３）硅氢加成法，（４）硅氟共同改性法，（５）有机硅乳化剂改性法．
２．２．１ 缩聚法
首先制备带活性端基或支链（如：羟基、烷氧基、氨基或环氧基团）的有机硅树脂．利用其活性基团的反应活性与苯丙聚合物上的羧基反应，从而将有机硅组分键合到苯丙聚合物上，称为缩聚法．根据反应活性基团的不同，缩聚法又分为以下两种方法．
１）含活性羟基（或生成活性羟基）的有机硅单体（或树脂）和苯丙聚合物脱水缩合法
有机氯硅烷、有机酰氧硅烷和有机硅氧烷均能水解生成相应的硅醇，有机硅氧烷由于其水解不会放出腐蚀性物质而多被采用，生成的硅醇可以与苯丙树脂中的羧基脱水缩合，从而将含硅基团接枝到苯丙乳液上．硅醇在缩聚过程中会有少量发生自聚，当有机硅含量高时，会产生大量凝胶物，因此引入的有机硅含量较低（＜２％）［２］，缩聚反应见图１．
图１ 硅醇的缩聚反应
Ｆｉｇ．１ Ｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｌａｎｏｌ
针对这种情况，王艳等［１０］提出了水解抑制和后交联技术，使反应在高温（８０～８８℃）和宽ｐＨ（５～８）范围内进行，易于生产控制．应用这种方法，有机硅含量可提高到２５％，可以充分体现有机硅的高性能．此技术采用二元醇或二元醚作水解抑制剂，补偿了硅氧烷水解过程中产生的醇类，从而抑制了水解反应；施工后，
第５期崔运启等：有机硅改性苯丙乳液的研究进展９９
水解抑制剂又会从涂膜中挥发出来，使硅氧烷在碱性基材上发生水解和缩合，最终形成Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ的立体网络结构．
２）含活性环氧基团、氨基基团的有机硅单体（或树脂）和苯丙聚合物缩合接枝法
环氧基、氨基等活性基团均可与苯丙聚合物上的羧基反应，形成接枝共聚物．
奚丽萍等［１１］对比了新型环氧偶联剂３－缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷（ＫＨ－５７８）和传统环氧偶联剂３－缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷（ＫＨ－５６０）对苯丙乳液的改性．发现有机硅偶联剂加入量小于１％时，ＫＨ－５７８改性的乳液涂膜的耐盐水性与ＫＨ－５６０改性的乳液涂膜的耐盐水性基本无异；当加入量大于１％时，ＫＨ－５７８改性的乳液涂膜的耐盐水性较好；质量分数为１％的ＫＨ－５７８改性的涂膜对紫外线的吸收最大，其涂膜的耐候性最好；在浸泡试验中，ＫＨ－５７８改性苯丙乳液涂层的阻抗值大大超过了改性前的涂层，因此用新型的二烷氧基型环氧硅烷偶联剂改性苯丙乳液，可显著提高涂层的防腐效果．
ＬＥＩＲ等［１２］制备出了带氨基的聚二甲基硅氧烷（ＰＤＭＳ），然后加入到以异氰酸酯基为活性端基的苯乙烯及丙烯酸酯单体中，利用紫外光引发合成了具有不同结构与性能的新型硅丙树脂；另外还发现端基官能团的不同，会使黏度发生变化．
２．２．２ 共聚法
目前，用有机硅改性苯丙乳液最为常用的方法是共聚法．共聚法是用含有双键的有机硅单体或聚硅氧烷同苯乙烯及丙烯酸酯单体共聚，在聚合物主链上引入硅氧烷，制得结构稳定的苯丙树脂．此法可分为单独改性和联合改性两种方式．
１）含有双键的有机硅单体和苯乙烯、丙烯酸酯单体加成共聚
２０世纪９０年代，应用含双键的有机硅偶联剂改性苯丙乳液，成为本领域研究的新热点．其中常用的偶联剂有：γ－甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（ＫＨ－５７０）、乙烯基三乙氧基硅烷（Ａ－１５１）和乙烯基三甲氧基硅烷（Ａ－１７１）．此方法遵循自由基聚合方式，并包含了有机硅化学改性法中的缩聚法，其改性原理见图２．
图２ 硅烷偶联剂改性原理
Ｆｉｇ．２ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ
欧阳星等［１３］用Ａ－１７１共聚改性苯丙乳液，发现Ａ－１７１的加入能显著地提高乳胶膜的玻璃化转变温度和耐热性能．当有机硅用量为５％时，乳胶膜的玻璃化转变温度从４５℃提高到６３℃，起始热分解温度也从３２７℃提高到３８４℃．
ＣＵＭＵＲＣＵ等［１４］用含部分甘油酯的葵花子油（ＰＧ）和马来酸酐（ＭＡ）首先混合酯化，生成含有双键的油基酯（ＰＧＭＡ），第二步加入苯乙烯（Ｓｔ）与三甲氧基硅烷（ＶＴＭＳ），三者加成得到Ｓｔ－ＰＧＭＡ－ＶＴＭＳ共聚物．实验发现，其耐碱性和热稳定性都较Ｓｔ－ＰＧＭＡ提高很多；在６０℃时，测量涂膜的光泽度为８．５，因此可作为罩面涂料．
ＬＡＷＲＥＮＣＥ等［１５］设计了一种水活化体系胶黏剂，这种水活化体系包括乙烯基硅氧烷改性的苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液和含磷酸盐或硫酸盐的水基引发剂．此种胶黏剂可用于有低透湿性的金属、塑料和玻璃表面的黏接．其特点是在与水接触０．１ｓ内产生黏接性，且即使在０℃和－１℃条件下，黏接也不会失效，因此可用于冷饮表面黏贴，也很适于机器贴标．
２）聚硅氧烷和苯丙共聚物接枝共聚
聚硅氧烷（如八甲基环四硅氧烷（Ｄ４）和羟基硅油）可与苯丙树脂上活泼羧基反应，其中八甲基环四硅氧烷的开环重排可降低空间位阻，使双键的密度降低，从而得到结构稳定的有机硅改性苯丙乳液．
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化 学 研 究２０１２年李忠铭等［１６］在苯乙烯和丙烯酸丁酯中加入Ｄ４共聚改性，得到了稳定的有机硅改性苯丙乳液．研究发现：Ｄ４开环生成的长链会产生屏蔽作用，因此Ｄ４含量的增加会降低聚合速率和单体转化率．３）含有双键的有机硅单体和聚硅氧烷联合改性
聚硅氧烷能提高有机硅乙烯基的改性效果，常将两者联合使用．原因是苯丙树脂容易包覆有机硅乙烯基活性单体，显示不出改性效果；而聚硅氧烷的键合，可使含硅支链延长，从而显示出有机硅的特性．为了提高浸渍滤纸的憎水性，连坤鹏等［１７］采用具有交联作用的ＫＨ－５７０改性苯丙乳液，并以有机锡为缩合催化剂，将羟基硅油接枝到苯丙乳液体系的侧链上，从而增长含硅支链的长度，使分子链伸展至纸张表面，这可以有效地防止水分子进入纤维，从而赋予滤纸优异的憎水性．滤纸经共聚乳液浸渍处理后，抗张强度和耐破度是原纸的３～５倍，且有机硅用量为１５％时，两者达到最大值；透气率与商品ＰＲ型乳液的相当，但比原纸低５％～１０％．
ＷＵ等［１８］用Ｄ４和ＫＨ－５７０共同改性苯丙乳液，发现由于ＩＰＮ结构的存在，乳液的稳定性、耐甲苯性及防水性都得到了提高．而且这种改性乳液容易形成均匀的涂层，能够提高涂布纸的光泽度；当Ｄ４加入量为单体总量的３％时，涂布纸的光泽度提高最大．
目前，共聚法已成为有机硅改性苯丙乳液最常用的方法．无论是单独改性还是联合改性，应用含双键的有机硅偶联剂改性苯丙乳液，已经成为本领域研究的热点．然而，同缩聚反应一样，由于有机硅偶联剂的引入，其自聚反应产生的凝胶，将导致有机硅引入量降低．因此，如何进一步提高有机硅引入量，已成为共聚法亟待解决的问题．
２．２．３ 硅氢加成法
硅氢加成法是指通过含有活泼氢的有机硅单体或有机硅氧烷预聚物与苯乙烯、丙烯酸酯单体中的不饱和双键进行的反应．由于硅的电负性比氢小，与硅相连的氢原子带有负电荷，使得Ｓｉ－Ｈ键耐热而又有相当的活性．在一定条件下Ｓｉ－Ｈ键和不饱和键能发生加成反应，使得聚合物主链上带有硅氧烷侧链，从而起到改性的目的．但是该方法需要特定的催化剂，且成本较高，因此应用并不多．
ＡＴＳＵＯ等［１９］将二甲基氢封端的二甲基二苯基硅氧烷与丙烯酸缩水甘油酯和乙烯基三甲氧基硅烷聚合，制得含活泼氢的硅氧烷，并将此硅氧烷与苯乙烯－甲基丙烯酸甲酯－丙烯酸丁酯－甲基丙烯酸（Ｓｔ－ＭＭＡ－ＢＡ－ＭＡＡ）共聚物溶液聚合，并添加二月桂酸二丁基锡作为固化剂，得到的涂层具有良好的外观及耐酸特性．
２．２．４ 硅氟共同改性法
由于活性有机硅氧烷易发生水解和自身交联，而且当有机硅含量较大时极易产生大量凝聚物．针对于这种情况，可加入有机氟对其进行改性．由于氟烷基表面能低，易向表面迁移，因此能提高涂膜的憎水性和抗沾污性．除此以外，用此种乳液所配制的乳胶涂料，还具有抗紫外线能力和自洁功能，在室内装修和工业防护等领域具有广泛应用价值．
高献英等［２０］用有机硅氟同时改性苯丙乳液，能更有效地降低乳胶膜的吸水率，吸水率最低可达５．４％．李忠明［２１］发现在４０～６０℃下用含三异丙氧基结构的化合物作为处理剂与乙烯基环四硅氧烷、Ｄ４先进行预处理反应，再加入其他单体进行共聚反应，可以明显地抑制体系中硅烷的水解缩合反应，改善共聚效果和聚合体系的稳定性，使改性单体加入量由１０％提高到１８％．除此以外，还发现对改性单体进行预处理不影响反应速度，但处理剂的用量会影响乳胶粒形态及乳液的黏度．
ＢＡＩ等［２２］用３－（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（ＭＡＰＴＳ）首先合成了ＰＳＱ种子乳液，第二步加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯（ＦＡ），所得的核壳型杂化乳胶ＰＳＱ－Ｐ（Ｓｔ－ＢＡ－ＦＡ），颗粒均匀，粒径分布窄，且随着ＦＡ的加入量增加，其表面自由能降低而疏水性能增强．当ＦＡ从６％降低到２４％，其表面自由能由２３．４０ｍＮ／ｍ提高到１７．３１ｍＮ／ｍ；接触角由７６．３°提高到１０７．８°．随后的光学测量发现：含氟丙烯酸的加入，可以有效地减少光反射，可得到透明乳胶膜．
２．２．５ 有机硅乳化剂改性法
传统乳化剂易受高温和高剪切力的影响，而导致凝胶；且残留的乳化剂对膜的耐水性也会产生影响．含双键和有机硅的反应型乳化剂可与苯乙烯和丙烯酸酯单体发生共聚，既改性了苯丙乳液，又降低了乳化剂从聚合物表面的解吸和在乳胶膜中的迁移．
第５期崔运启等：有机硅改性苯丙乳液的研究进展１０１
许澎等［２３］将可聚合的有机硅乳化剂马来酸硅聚氧乙烯醚单酯羧酸盐（ＰＭＳＣ）应用到苯丙乳液的半连续聚合反应中．结果表明：ＰＭＳＣ参与了聚合反应，得到的聚合物乳液的平均粒径为０．５μｍ，乳液制成的涂膜热分解温度为４１７．４℃，耐水性好，浸入水中３０ｄ，吸水率仅为２８．５３％，乳液涂覆的玻璃和织物表面对水的接触角分别为８１．５７°和１２８．０３°．
因此，有机硅乳化剂改性法作为最新的一种改性方法，提供了新的思路，其优势明显，近几年才见报道，将成为一个新的研究热点．
３ 聚合技术的应用
随着聚合技术的发展，利用最新的聚合技术来改善有机硅改性苯丙乳液的性能，已逐渐引起众多学者的重视．目前应用较多的技术有：种子聚合法、微乳液聚合法、细乳液聚合法和紫外光聚合法等．
３．１ 种子聚合法和ＩＰＮ技术
有机硅聚合物的价格昂贵，阻碍了其推广和应用．因此，利用种子聚合法和ＩＰＮ技术，使得低表面能的含硅聚合物在膜表面上富集，可减少有机硅的用量［２４］，降低预处理成本，提高涂膜性能，且制备的核壳型乳胶粒也可做成空心微胶囊，应用于生物和医学等领域．
魏丽敏等［２５］通过种子乳液聚合法制备了有机硅交联改性醋酸乙烯酯－苯乙烯－丙烯酸丁酯三元共聚核壳防水乳液．发现３－（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（Ｚ－６０３０）不仅与单体发生共聚，还使乳胶粒核壳结构的相反转受到抑制．当Ｚ－６０３０用量为单体的４％时，吸水率低至６．５％，拉伸强度达５．４ＭＰａ，优于普通市售外墙苯丙涂料（吸水率８％～１０％，拉伸强度为０．４ＭＰａ）．
ＢＯＵＲＧＥＡＴ等［２６］以苯乙烯乳液聚合合成种子，再在种子外生成苯乙烯与甲基丙烯酸－３－三甲氧基硅丙酯（ＭＰＳ）的共聚物，利用ＭＰＳ中硅氧烷基的水解－缩合反应，形成交联的壳，得到有机－无机杂化型核壳乳胶粒．研究发现在粒子的表面有游离Ｓｉ－ＯＨ存在，其可控制胶体性能．
倪克钒等［２７］在前者实验的基础上，将得到的有机－无机杂化型核壳乳胶粒，用四氢呋喃（ＴＨＦ）将核层的聚苯乙烯模板溶解，得到空心微胶囊；并探讨了最佳反应条件．得到的空心微胶囊可用于光学、电子学及生物技术等前沿学科，具有重要指导意义．
３．２ 其他聚合技术的应用
王娟等［２８］通过微乳液聚合技术，用Ｓｔ与ＭＰＳ制得了稳定的自交联型水分散涂料．此涂料可在涂覆过程中发生自交联反应，不仅可提高涂层的平滑度、耐候性和耐沾污性，更减少了挥发性有机化合物（ＶＯＣ）的排放量，研究还发现，乳液的稳定性随着ＭＰＳ加入量的增加而降低．
ＬＵＯ等［２９］在细乳液中用有机硅改性苯乙烯和用有机硅改性丙烯酸酯，并研究了改性的单体类型对乳液稳定性的影响．研究发现，在ＢＡ－ＭＰＭＳ、ＢＡ－ＭＭＡ－ＭＰＭＳ、ＢＡ－Ｓｔ－ＭＰＭＳ的细乳液聚合中，几乎没有发现凝聚物，制备的乳液贮存期较长．而在ＭＭＡ－ＭＰＭＳ和Ｓｔ－ＭＰＭＳ的细乳液共聚中反应后期有凝聚物生成，其贮存期很短．因此，选择能快速消耗硅氧烷单体的丙烯酸单体，使有机硅氧烷基团被完全包埋在乳胶粒子内部，从而水解产生凝聚物的现象得到抑制，最终使乳液更稳定．
ＷＡＮ等［３０］将米氏酮和二苯甲酮作为光引发剂、ＫＨ－５７０作为偶联剂和交联剂，采用紫外光聚合法在室温下合成有机硅改性苯丙微乳液．实验结果表明：有机硅改性苯丙微乳液的耐酸性好于耐碱性；制得的乳液为透明状或半透明状，单体含量为２０ｇ（在１００ｇ水中）的微乳液在５５０ｎｍ处的透光率可达５５％，在７６０ｎｍ处的透光率可达８７％；乳液粒径为３４～５５ｎｍ，粒径分布指数为１．１６～１．１８．
４ 展望
有机硅改性苯丙乳液因其优良的耐候性、耐水性以及附着力强等优点，在涂料、建筑、造纸和黏结剂等领域应用广泛．但由于普通的硅氧烷单体容易水解，导致整个硅苯丙乳液体系还存在一些问题：改性乳液中有机硅氧烷单体的含量较低；乳液粒子的结构形态还不能够准确控制．随着人们对环境问题关注的不断增加，无皂乳液聚合和反应型乳化剂的应用也日益受到重视．
因此，开发新的改性技术和方法，如：新型硅烷乳液体系的开发，按性能需要设计核壳结构或者ＩＰＮ结构的乳胶粒子、微乳液或ＩＰＮ技术等的采用，将成为这方面研究的发展方向．
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化 学 研 究２０１２年参考文献：
［１］林璜，于海琴，吴雷．环氧改性苯丙乳液的研制［Ｊ］．济南大学学报：自然科学版，２００３，１７（３）：２７４－２７６．
［２］郭文录，吕秀波，国晓军，等．有机硅改性苯丙乳液的合成与表征［Ｊ］．应用化工，２００９，３８（１２）：１７８０－１７８１．
［３］牛永盛，张万喜．有机硅改性丙烯酸乳液的最新进展［Ｊ］．上海涂料，２００６，４４（３）：１６－１９．
［４］范青华，黄英．聚硅氧烷改性苯丙乳液－Ｉ共混改性［Ｊ］．有机硅材料及应用，１９９５（３）：８－１０．
［５］范青华，黄英．有机硅改性胶乳膜性能的研究［Ｊ］．有机硅材料及应用，１９９５（１）：２４－２７．
［６］ＲＩＣＨＡＲＤ Ｊ，ＭＩＧＮＡＵＤ Ｃ，ＳＡＲＴＲＥ Ａ．Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｂｌｅｎｄｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ａｎｄ ｖｉｎｙｌａｃｒｙｌｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ ｅｍｕｌｓｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍ Ｉｎｔ，１９９３，３１（４）：３５７－３６５．
［７］王智和，丁鹤雁，任静．涂料用含硅丙烯酸树脂的研究进展［Ｊ］．有机硅材料，２００１，１５（４）：２９－３３．
［８］郑平萍，国建．有机硅改性丙烯酸酯树脂的研究进展［Ｊ］．上海涂料，２００４，４２（５）：１６－１９．
［９］张莉，陈桐，张雪．有机硅改性丙烯酸酯乳液的研究进展［Ｊ］．贵州化工，２００８，３３（２）：３１－３３．
［１０］王燕，张保利．丙烯酸有机硅共聚物乳液聚合及性能研究［Ｊ］．涂料工业，２０００，３０（１０）：１－５．
［１１］奚丽萍，王绍明，高延敏，等．新型环氧硅烷偶联剂改性苯丙乳液的研究［Ｊ］．中国涂料，２０１０（１）：４４－４８．
［１２］ＬＥＩＲ Ｃ Ｍ，ＧＡＬＫＩＥＷＩＣＺ Ｒ Ｋ，ＫＡＮＴＮＥＲ Ｃ Ｃ，ｅｔ ａｌ．Ｔｅｌｅｃｈｅｌｉｃ ｓｉｌｏｘａｎｅｓ ｗｉｔｈ ｈｙｄｒｏｇｅｎ－ｂｏｎｄｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅ ｅｎｄｇｒｏｕｐｓ．Ｉ．Ｌｉｑｕｉｄ ｒｕｂｂｅｒｓ ａｎｄ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ［Ｊ］．Ｊ Ａｐｐｌ Ｐｏｌｙｍ Ｓｃｉ，２０１０，１１７（２）：７５６－７６６．
［１３］欧阳星，陈大柱，罗俊旋，等．乙烯基硅氧烷共聚改性苯丙乳液的研究［Ｊ］．胶体与聚合物，２０１１，２９（２）：６１－６２．
［１４］ＣＵＭＵＲＣＵ Ａ，ＹＡＺＧＡＮ Ｐ，ＥＲＣＩＹＥＳ Ｔ，ｅｔ ａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｌｋｏｘｙｓｉｌａｎｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ ｓｔｙｒｅｎａｔｅｄ ｏｉｌｂａｓｅｄ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ［Ｊ］．Ｐｒｏｇ Ｏｒｇ Ｃｏａｔ，２０１１，７１（２）：１４７－１５２．
［１５］ＬＡＷＲＥＮＣＥ Ｊ Ｓ，ＡＬＥＸＡＮＤＥＲ Ｖ Ｌ．Ｌａｂｅｌ ａｄｈｅｓｉｖｅ ａｎｄ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｌａｂｅｌ．ＵＳ：７９４３７１４［Ｐ］．２０１１－０５－１７．
［１６］李忠铭，甘学兵．八甲基环四硅氧烷改性苯丙乳液的动力学研究［Ｊ］．化学与生物工程，２００６（６）：２２－２４．
［１７］连坤鹏，胡健，徐桂龙，等．硅－苯丙乳液改善浸渍滤纸的憎水性能［Ｊ］．中国造纸，２００９（３）：２９－３２．
［１８］ＷＵ Ｙｕ Ｍｉｎ，ＤＵＡＮ Ｈｏｎｇ Ｄｏｎｇ，ＹＵ Ｙａｏ Ｑｉｎ，ｅｔ ａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｐａｐｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄｓｔｙｒｅｎｅ－ｂｕｔｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｌａｔｅｘ［Ｊ］．Ｊ Ａｐｐｌ Ｐｏｌｙｍ Ｓｃｉ，２００１，７９（２）：３３３－３３６．
［１９］ＡＴＳＵＯ Ｍ，ＫＯＵＫＩ Ｈ，ＨＩＲＯＨＡＲＵ Ｏ，ｅｔ ａｌ．Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｏｒｍｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｆｉｌｍ．ＵＳ：２００３０１４８１２９［Ｐ］．２００３－０８－０７．
［２０］高献英，李中华，龙光斗．有机硅氟改性苯丙乳液的合成及其性能［Ｊ］．现代涂料与涂装，２００８，１１（１０）：７－１１．
［２１］李忠铭，万昆，郑琦．有机硅／氟预处理对改性苯丙乳液的影响［Ｊ］．材料保护，２００４，３７（９）：７－９．
［２２］ＢＡＩ Ｒｕｉ Ｑｉｎ，ＱＩＵ Ｔｅｎｇ，ＤＵＡＮ Ｍｉｎ，ｅｔ ａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ ｐｏｌｙｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ－ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅ－ｂｕｔｙｌａｃｒｙｌａｔｅ－ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅ ａｃｒｙｌａｔｅ）ｈｙｂｒｉｄ ｌａｔｅｘ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａ，２０１２，３９６：２５１－２５７．
［２３］许澎，陈洪龄．可聚合有机硅乳化剂在苯丙乳液聚合反应中的应用［Ｊ］．高分子材料科学与工程，２０１１，２７（４）：１１０－１１３．［２４］ＺＯＵ Ｍｉｎｇ Ｘｕａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ Ｃｈｅｎｇ，ＳＨＥＮ Ｘｕｅ Ｆｅｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ ｌａｔｅｘｏｆ ｐｏｌｙ（３－ｍｅｔｈａｃｒｙｌｏｘｙｌｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｌ ｓｉｌａｎｅ）／ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ）ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｇａｍｍａ ｒａｙ ｒａｄｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｒａｄｉａｔ ＰｈｙｓＣｈｅｍ，２００５，７４（５）：３２３－３３０．
［２５］魏丽敏，王嘉图，罗文飞．有机硅改性醋苯丙防水乳液的制备及性能研究［Ｊ］．新型建筑材料，２００７（１１）：６－９．
［２６］ＢＯＵＲＧＥＡＴ Ｌ Ｅ，ＴＩＳＳＯＴ Ｉ，ＬＥＦＥＢＶＲＥ Ｆ，ｅｔ ａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＳｉＯＨ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ ｌａｔｅｘｅｓｕｓｉｎｇ ｍｅｔｈａｃｒｙｌｏｘｙ ｐｒｏｐｙｌ ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ ｉｎ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２００２，３５（１６）：６１８５－６１９１．［２７］倪克钒，单国荣，翁志学，等．有机－无机杂化核壳型乳胶粒的制备及其粒径控制［Ｊ］．化工学报，２００５（２）：３５３－３５７．
［２８］王娟，徐甦．通过微乳液聚合法制备自交联型有机硅乳液［Ｊ］．现代涂料与涂装，２００６，９（８）：１－３．
［２９］ＬＵＯ Ｙｉｎｇ Ｗｕ，ＸＵ Ｈｕａ Ｊｕｎ，ＺＨＵ Ｂｉｎ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｍｏｎｏｍｅｒ ｔｙｐｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｅｍｕｌｓｉｏｎ ｃｏ－ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ ａｌｋｏｘｙｓｉｌａｎｅ ｍｏｎｏｍｅｒ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒ，２００６，４７（１４）：４９５９－４９６６．
［３０］ＷＡＮ Ｔａｏ，ＨＵ Ｚｉ Ｗｅｎ，ＭＡ Ｘｉａｏ Ｌｉｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｉｌａｎｅ ｍｏｎｏｍｅｒ－ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌａｔｅ ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎｃｏａｔｉｎｇｓ ｂｙ ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｒｏｇ Ｏｒｇ Ｃｏａｔ，２００８，６２（２）：２１９－２２５．
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73 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
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 1.7g 3.4g JS86 1.7g 3.4g 丙烯酸 甲基丙烯酸 甲酯 丙烯酸丁酯 苯乙烯 氨水 -- -- 适量 适量 有机硅 （KH-570） -- -- -- 乙二醇 -- 过硫酸钾 1.5g 1.5g
有机硅改性丙烯酸乳液在日本外墙涂料中的应用 ＹａｓｕｙｕｋｌＫａＭＩＹ＾ｌｌＡａｎｄＴｏｙｏａｋｉＹｍＵＵＣＨＩ （高机能化学品技术开发中心旭化成株式会社高机能化学品公司） １前言 于１９８０年代中期开发的由丙烯酸树脂和硅树脂组成的有机硅改性丙烯酸树脂，主要应用应用于建筑外墙涂料，这类溶剂型涂料迅速进入日本市场并在九十年代得到广泛的应用，这是因为他们与氟碳树脂及其他材料相比，具有优异的性能价格比。 但是，在九十年代中期，家装业和建筑业广泛抵制溶剂型涂料，人们关注建筑中的气味，也包括涂料释放溶剂的气味。在许多建筑地点涂装外墙涂料时，附近的人们总抱怨业主产生的溶剂味的问题。结果避免采用溶剂型涂料的愿望日益高涨。 同时，人们又希望保留这类高性能溶剂型涂料卓越的耐酸性、尽量延长重新涂装的间隔、减少外墙维修的需要，尤其是高质量的构件建筑。其外装修都是现场进行，由于其卓越的耐候性．溶剂型硅丙涂料总是人们的首选。 经过努力，１９９６年一家精品住宅商。首先成功地采用了高性能无保养，无溶剂味的有机硅改性丙烯酸外墙乳胶涂料，开创了在精品住宅涂装和涂料生产中，采用硅丙乳胶涂料快速增长的趋势，此后硅丙乳液的生产急剧增长。 本文中的第２部份将指述有机硅改性丙烯酸树脂，第３部分为有机硅改性丙烯酸树脂的分类，第４部份指述水性硅氧烷缩聚交联丙烯酸的过程和特点，第５部份为非交联有机硅改性丙烯酸树脂。第６部份讲述Ａｓａｈｉｋａｓｅｉ开发的硅丙乳液“Ｐｏｌｙｄｕｒｅｘ”的特点。 ２有机硅改性丙爝酸槲脂（硅一丙绀膳） 耐候性好的树腊包括：丙烯酸树脂、硅一丙树脂和氟碳树脂。他们的性能表现如表Ｊ。丙烯酸树脂应用最广，但在许多情况下不能满足对耐候性的要求。 硅一丙树脂提供耐候性，可重涂性，价格和其它特点的高度平衡，氟碳树脂耐候性最好，但重涂性不良。价格过高。正因为其优异的性能价格比，硅丙树脂成为最优异的高耐候涂料的树脂成膜物。 如表２所示，硅一丙改性的高耐候性来自结构中高度化学稳定的Ｓｉ－０烷键的高解离能。 我们制备了有机硅改性丙烯酸乳液的有光乳胶漆，它们具有不同有机含量，将它们制成外墙涂料，进行加速人工老化（采用太阳光紫外线ＳＵＶ）并监测其保光性。如图１所示，８０％保光率的时间脏有机硅含量增加而增长。 相似的效果，在有机硅改性聚酯中也有报道，随着有机硅含量的增加辐射率降低（通过电子自旋共振测定），并且外用面漆的保光率增大。 ３有机硅改性丙烯酸树脂类型 制各硅一丙乳液最简单的方法，是将有机硅乳液和丙烯酸乳液混合在一起，这曾在西方国家和中国广泛地用于建筑涂料。但是，在日本这种方法应用很少，因为所产生的涂料低光泽，有限的应用设计和可行性。
广州大学化学化工学院 令狐采学 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
使表面活性剂的分配不平衡，导致溶解在水相中的表面活性剂移过来，胶束中的进入水中，以建立新的平衡。 随着聚合反应的行进，胶束最终全部消失。从此时起不再有在胶束内形成的聚合物了。这就是说，反应体系中的聚合物颗粒数从此开始恒定了。这称为第一阶段。 在这阶段以后，聚合反应的速度就受控于单体从单体液滴经水相移向成长中聚合物颗粒的速度了，在这阶段中，总的反应速度是加速的，因为成长中的聚合物颗粒是在不断地增加着的。 随着自由基不断地在水相中产生，低聚物自由基也不断地产生，不断进入聚合物颗粒。如果进入的是一个正在链增长的聚合物颗 1粒，由于自由基的高反应性，那么两个自由基相互反应会立即使链终止，待另一个低聚自由基再次进入后使链增长重新开始。这样，从整个体系统计地说，有一半颗粒处于链增长状态，另一半处于链终止状态。这样反复地进行，直至液滴中单体耗尽，这称为第二阶段。在这阶段中由于颗粒数基本上是恒定的，所以反应速度也基本上是恒定。 液滴中单体耗尽后，聚合反应只在残存于聚合物颗粒中的单体上进行，而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
阳离子乳液聚合及其应用研究进展 化工与材料学院 材化081—18 程如清
阳离子乳液聚合及其应用研究进展 程如清 （大连工业大学化工与材料学院，辽宁大连 116034） 摘要：本文简单的介绍几种比较主流的阳离子乳液的聚合方法，并且介绍了阳离子聚合物乳液在 造纸工业和纺织工业以及在建筑业的应用，并对阳离子聚合物乳液在生活生产中应用和发展作了 展望。 关键词：阳离子乳液聚合阳离子聚合物乳液应用研究进展 1. 引言 阳离子聚合物乳液对正负电荷具有良好的平衡性能, 用于纸张上浆剂[1, 2]、粘合剂[3,4]以及染印、钻井、化妆品、生物医学等领域[5- 7]。阳离子聚合物乳液的基本特征是乳胶粒表面或聚合物本身带正电荷,早在60 年代阳离子乳液就引起人们的关注, 目前已有很多人从事这方面的研究, 在理论和应用方面取得了显著的成果。要赋予乳胶粒或聚合物正电荷, 可以根据需要采用不同的聚合方法。 2. 阳离子聚合物乳液的制备方法 2.1 常规乳液聚合法 用乙烯基单体、阳离子型乳化剂或高分子乳化剂, 在自由基引发剂或阳离子型引发剂作用下, 按常规乳液聚合法可以合成阳离子乳液。如sheetz[8]用十二烷基氯化铵作乳化剂, 在H2O 2- F3+e , pH= 2 中制得了稳定的阳离子聚合物乳液; Sarota 等[9]用十二烷基吡啶氯化铵作乳化剂, 加入少量的甲基丙烯酸二甲胺基乙酯, 合成了稳定性良好的PSt 阳离子胶乳; 李效玉等[10]研究了利用不同的表面活性剂如聚乙烯醇,N ,N - 二甲基,N - 十二烷基,N - 苄基氯化铵,N - 甲基,N - 十六烷基吗啉硫酸甲酯季铵盐(CMM ) 等对合成的阳离子乳液的稳定性、聚合转化率的影响, 结果发现: CMM 作乳化剂, 聚合转化率最高, 乳液的稳定性最好。 2.2 转换法 转换法是用阳离子型表面活性剂或两性、非离子型表面活性剂对某些阴离子胶乳进行转换而制备阳离子胶乳。如Heinz 等[11]采用两性表面活性剂和阳离子表面活性剂对阴离子聚苯乙烯、丁二烯胶乳进行转换, 得到了阳离子胶乳;B low [12,13]在研究天然胶乳与阴离子合成胶乳时, 考察了阳离子表面活性剂对胶乳稳定性和胶粒表面电荷的影响, 发现加入阳离子乳化剂使胶乳的稳定性降低, 但是在搅拌下把稀胶乳加到过量的阳离子表面活化剂中, 非常成功地转换成阳离子胶乳; 恩知钢太郎[14]采用烷基取代胺与环氧乙烷的加成物为阳离子乳化剂, 对用转换法生产阳离子丁苯胶乳进行系统研究, 所用的乳化剂除具有同阴离子乳化剂混溶性好的特点外, 还可与胶乳微粒进行交联, 在该转换中, 乳化剂用量占胶乳中聚合物的3- 5% (重量) , 并且边搅拌边向阴离子胶乳(pH 为9- 12) 中定量加入浓度为30% 的阳离子表面活性剂, 然后将pH 值调到8 以下, 从而完成转换过程。 2.3 微乳液聚合法 微乳液聚合法是一种特殊的乳液聚合法, 合成的聚合物具有分子量分布窄、胶乳粒径小等特点, 通常利用可交联的功能单体作共聚单体, 以防止粘度增加
第23卷第2期2005年6月 胶体与聚合物 Ch inese Jou rnal of Co llo id&po lym er V o l.23 N o.2 Jun.2005建筑涂料用苯丙乳液的研制 周 艳 丁正学 (湖北大学化学与材料科学学院 武汉 430062) 摘 要 以苯乙烯、丙烯酸丁酯和丙烯酸为主要单体,采用种子半连续乳液聚合法合成了苯丙乳液,研究了软硬单体的配比、硬单体中苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的相对量和丙烯酸的用量等对乳液及乳胶漆性能的影响。 关键词 苯丙乳液;乳胶漆;耐洗刷性 X苯丙乳液是苯乙烯、丙烯酸酯类等单体共聚的乳液。以其作为主要成膜物质所配制的苯丙乳液涂料无毒、无环境污染,有很好的耐候性、保色性、耐水性、耐碱性,因而在内外墙乳胶漆及其它水性涂料中得到了广泛应用[1]。由于乳液聚合物特殊的合成原理及成膜机理,它的耐水性、光泽度及附着力与其它聚合方法获得的聚合物相比还有一定的差距。近年来,进一步提高和完善苯丙乳液的应用性能的研究日趋活跃[2]。本文以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(AA)为主要单体,采用种子半连续乳液聚合法合成了苯丙乳液,并研究了软硬单体的配比、硬单体中苯乙烯(St)与甲基丙烯酸甲酯(MM A)用量和丙烯酸(AA)的用量等对乳液及乳胶漆性能的影响,为减少苯丙乳液生产中残渣量及提高涂料的耐洗刷性,提供了一些有益的数据,对指导实际生产具有参考价值。 1 实验部分 111 实验原料 苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MM A)、丙烯酸羟乙酯(H EA)、十二烷基硫酸钠(SD S)、O P210、N2羟甲基丙烯酰胺(N2M A)均为工业级,过硫酸铵、碳酸氢钠均为化学纯,去离子水自制。 112 制备工艺 11211 乳液的合成 将部分乳化剂、去离子水、单体和引发剂加入反应器预乳化,另一部分乳化剂、去离子水、单体和引发剂加入装有搅拌、冷凝管、滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中,开动搅拌,乳化,升温至82℃,反应至体系变蓝、回流明显减少时滴加预乳化液,3h滴完,在84～86℃保温反应115h,再升温至96℃反应015h后降至室温,用氨水调节pH值至7～8,100目网过滤出料。得含固量为50%的乳胶,为乳白色带蓝光的液体。11212 乳胶漆的配制 在搅拌分散多用机中加水、增稠剂中速搅拌分散溶解,然后加入有关助剂,颜、填料,高速搅拌分散至粒度合格后,调至中低速下加乳胶搅拌分散,再加入助剂并用氨水调pH值,搅拌分散合格后出料。 113 性能检测 11311 乳液黏度 在室温(20℃)下采用涂—4杯测乳液的黏度,单位秒(s);用斯托默黏度计测定乳胶漆的黏度,单位KU。 11312 乳液室温成膜速度 将乳液倒入深,宽,长相同的槽中,观察其变成无色透明的固体时的时间。 11313 乳胶膜吸水率 将透明乳胶膜置于装满水的小烧杯中24h后取出,用滤纸吸取表面的水分,再按下式计算漆膜吸水率: 漆膜吸水率=(吸水后漆膜量2干燥漆膜量)干燥漆膜量×100% 11314 漆膜遮盖力 用Q T G2?涂膜涂布器将配好的乳胶漆涂布于黑纸板上干燥,观察露底现象,区分遮盖力。 11315 乳胶膜硬度 用QB Y—?型漆膜摆式硬度计按GB1730282执行测定。 11316 乳胶漆耐洗刷性 用TL XY型涂料耐洗刷仪按GB9266288执行测定。 11317 乳胶膜耐冲击性 用Q CJ型漆膜冲击器X收稿日期:2005-02-10
第49卷第8期2019年8月 涂料工业 PAINT&COATINGS INDUSTRY Vol.49 No.8 Aug.2019细乳液聚合最新研究进展 钟瑞英，付长清％申亮 (1.江西科技师范大学化学化工学院涂料与高分子系，南昌330013; 2.江西省水性涂料工程实验室，南昌330013) 摘要：随着高分子合成技术的迅速发展，乳液聚合法的发展创新趋势较为明显，其聚合过程对 商品聚合物的生产至关重要，所制备出的聚合物乳液可直接用作水性涂料和胶粘剂等。文中具体介 绍了细乳液聚合体系的设计方法、聚合过程及稳定机理，重点综述了近年来细乳液聚合在高固含量 细乳液制备、纳米复合材料制备(荧光聚合物纳米粒子、有机/无机纳米复合材料)及聚合物空心球或 微球制备等方面的研究进展。 关键词：细乳液聚合;应用;制备;进展 中图分类号:TQ630. 6 文献标识码：A文章编号:0253-4312(2019)08-0081-07 doi：10. 12020/j.issn.0253-4312. 2019. 8.81 Recent Progress in Mini-Emulsion Polymerization Zhong Ruiying,Fu Changqing,Shen Liang (1.Department of P olymer and Coating ^Jiangxi Science& Technology Normal University, Nanehang330013, China;2.Jiangxi Waterborne Coatings Engineering Laboratory,Nanchang330013, China) Abstract：With the rapid development of polymer synthesis technology,the development trend of emulsion polymerization is more obvious.Now its polymerization process is more important for the production of commercial available polymers.The emulsion can be directly used for waterborne coatings and adhesives,etc.The preparation technique,polymerization process and stabilization mechanism of mini-emulsion polymerization system were introduced in this paper,focusing on the recent progress of minie—emulsion polymerization in the preparation of high solid content polymer mini-emulsion,nanocomposite(fluorescent polymer nanoparticles,organic/inorganic nanocomposites)and hollow or microspheres polymer was reviewed in this paper. Key words ：minie-mulsion polymerization;application;preparation;development 20世纪70年代初，美国Lehigh大学的Ugelstad 等学者发现m，在乳液聚合中乳胶粒生成的主要方式 可以为珠滴成核，但单体珠滴必须分散得足够细。在乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)和助稳定剂十六醇 (CA)/十六烷(HD)的共同作用下，通过强力的均化作 用，可以把单体分散成单体珠滴直径为亚微米(50?*500 nm)级的细乳液，并提出了新的粒子成核机理—在亚微单体液滴中引发成核'开发了细乳液聚 合技术。 与常规乳液聚合相比，细乳液聚合在体系中引 进了助乳化剂，并采用了微乳化工艺(简称MP)，这样 使得原本较大的单体液滴（直径1 〇〇〇?5 000 nm)被 [基金项目]江西科技师范大学拔尖人才项目（2016QNBJRC007);国家自然科学基金(51563011) *通信联系人
硅-丙乳液的合成及应用 摘要 随着社会的不断发展，建筑行业对乳液的性能要求不断提高，合成一种高性能的外墙乳液已成为研究热点。丙烯酸乳液原料来源丰富、成膜性好、粘结性强、强度高，用有机硅改性的丙烯酸乳液，不仅可以解决丙烯酸乳液成膜时热粘冷脆的不足，并且形成的Si-0-Si为大分子的主链，具有无机化合物和有机聚合物优良性能，如耐候性、疏水性、透气性、抗沾污性和耐磨性等。通过有机硅改性丙烯酸乳液，可得到兼有有机硅和丙烯酸的高性能乳液，硅-丙高性能乳胶漆具有优异的耐候性、耐水性、耐碱性、耐沾污性和耐擦洗性等性能。本文综述了乳液合成的进展、特点、机理，并阐述了硅-丙乳液合成方法及应用。 关键词：改性；硅-丙乳液；合成；应用
The Synthesis and Application of Silicone - Acrylic Emulsion Abstract With the development of society, the requirement of emulsion properties was boosting, it has been the focus to compound high-performance exterior emulsion. Acrylic emulsion possesses advantages of much material, good film-forming, strong bonding and high strength. Acrylic emulsion modified by organic silicone can not only solve the shortages of thermo-viscoelasticity and cold brittleness, but also form the Si-O-Si as macromolecular main chain, which has the excellent properties of inorganic compounds and organic polymer, such as weather resistance, hydrophobic, permeability, contamination resistance and wearability. Acrylic emulsion modified by organic silicone has high performance both silicone and acrylic emulsion. Silicone-acrylic emulsion paint has excellent property of weatherability, water resistance, alkali resistance, stain resistance
有机硅改性苯丙乳液的制备及其性能研究 与我们所学苯丙乳液的制备的比较和讨论 我们所做实验是以苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为原料来合成苯丙乳液；而我所介绍的实验是以苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯和乙烯基三乙氧基硅烷为原料合成有机改性苯丙乳液。以这两个实验作对比，讨论聚合工艺、聚合温度、乙烯基三乙氧基硅烷的加入量和加入方式、乳化剂用量和配比对乳液综合性能的影响。 苯乙烯/丙烯酸酯共聚乳液广泛用作建筑涂料、地面涂料、金属表面涂料、粘合剂和胶粘剂等。由于自身化学性质的影响，其涂膜的耐水性、耐候性、抗老化、拉伸强度等存在一定缺陷，使其应用受到一定得限制。有机硅具有优良的防水、耐高低温、耐紫外线和红外辐射、耐氧化降解等性能。有机硅改性苯丙乳液产生三维网状交联结构，可明显提高涂层的耐候性、耐水性、保光性、弹性和耐久性等，作为性能优越的建筑内外墙涂料及木器漆的基料受到人们的青睐，应用前景十分广阔。 一、硅苯丙共聚乳液的合成的聚合工艺 预乳化法——即先用复合乳化剂形成预乳化液，再把乙烯基三乙氧基硅烷（DB-151）混入剩余的预乳化液中；滴加单体法——将DB-151混入剩余的混合单体中；后加有机硅单体法——同样采用滴加单体法，
但DB-151是在其它单体滴完后再加入。 二、乳液的性能测试及结构表征 分别测定固含量、吸水率、钙离子稳定性、冻融稳定性、稀释稳定性、贮存稳定性、黏度、单体转化率、红外光谱（IR）分析以及X 射线衍射（XRD）分析等来检验其各种性能和结构。 结果与讨论 ⑴聚合工艺对乳液主要性能指标的影响 表一看出，采用聚合工艺1、2时，乳液是我性能优于采用聚合工艺3时的性能。 ⑵反应温度对乳液性能的影响 反应温度对引发剂的引发效率、聚合速率、聚合物的摩尔质量影响较大。温度过高，引发剂速率快，聚合反应男与控制，会导致乳液爆聚，从而破坏乳液的稳定性；温度太低，则反应速度太慢。 表2采取聚合工艺2进行实验。
刘都宝，鲍俊杰，纪学顺，许戈文 ( 安徽大学化学化工学院，安徽省绿色高分子材料重点实验室，合肥230039) 摘要：介绍了有机硅改性苯丙乳液和环氧改性苯丙乳液以及聚氨酯改性苯丙乳液、纳米 SiO 2 改性苯丙乳液等的发展情况，并简要地对苯丙乳液改性的未来方向作了展望。 关键词：苯丙乳液；改性；进展 0 前言 苯丙共聚乳液是苯乙烯与丙烯酸酯或官能团丙烯酸酯类单体进行乳液聚合的产物 , 它广泛应用于建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张黏合剂、胶黏剂、皮革涂饰及油墨等方面，其用量与日俱增。苯丙乳液具有无毒无味、不燃不爆、污染小、与颜料粘结强度高等优点 ; 且通用性和适用性强，作为主要成膜物所配制的乳胶涂料有粘结强度高、施工简便快捷等优点。但在耐水性、耐磨性、抗老化性、耐候性等方面由于其自身化学性质所致，限制了其应用 [1 ～2] 。近年来随着聚合理论和技术的不断完善和发展，苯丙乳液的改性受到了广泛的重视。苯丙乳液的改性主要从以下两个方面进行：一是引入一些功能型的单体对苯丙乳液进行改性，得到高性能的共聚乳液；二是采用新的乳液聚合方法来改善苯丙乳液的性能，在研究过程中通常是这两个方面的相互结合，共同提高苯丙乳液的性能。 1 有机硅改性的苯丙乳液 1.1 改性原理 有机硅对苯丙乳液的改性是指将有机硅通过化学反应和苯丙乳液技术结合起来，用来制备高性能的硅苯丙乳液，其乳液产品广泛应用于涂料改性、塑料改性、橡胶补强等领域。特别是由其配制的有机硅改性苯丙乳胶作为一种高性能建筑涂料倍受关注。聚硅氧烷分子主链结构 Si-O 键能很高，分子体积大，内聚能密度低，使得它具有特殊的耐温、耐候性和较低的玻璃化温度及表面张力等，其乳液在织物整理、皮革涂饰、涂料等行业的应用越来越广泛，但较高的成本和较低的强度又使其应用受到限制。因而将有机硅氧烷、羟基硅油和苯丙乳液这两类极性相差很大的聚合物结合在一起，可以得到兼具二者优异性能的新型乳液材料，这在理论研究和实际应用中都有重要的意义 [3 ～ 4] 。可以提高苯丙乳液及涂料的性能；提高涂膜的硬度，拉伸强度、透气性、耐磨性、粘附力、耐水性及耐紫外光照射性等 [5 ～ 8] ，从而为制造高档外墙乳胶涂料提供优良的乳液原料。近年来，有关有机硅 / 苯丙乳液共聚的研究逐渐增多，而且随着乳液聚合技术的不断创新，许多新的乳液聚合方法也运用到有机硅苯丙共聚乳液中来。
种子乳液聚合的研究进展 邵谦1,2*,王成国1,郑衡2,王建明2 (11山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室,济南250061; 21山东科技大学化学与环境工程学院,青岛266510) 摘要:种子乳液聚合法因具有乳液稳定性更好、粒径分布窄、易控制等优点,在乳胶粒子设计及制备各种功能性胶乳方面具有重要作用,是制备高固含量乳液及具有核壳结构乳液的最常见最简便的方法。本文综述了 近年来种子乳液的聚合工艺、聚合机理,包括接枝机理、互穿聚合物网络机理、聚合物沉积机理、种子表面聚合 机理和离子键合机理等,以及种子乳液聚合在乳胶粒子设计方面的应用研究进展,并讨论了影响种子乳液聚合 的各种因素。 关键词:种子乳液;乳液聚合;粒子设计 传统的乳液聚合制得的聚合物乳胶粒粒径一般较小,且粒径分布较宽,不能满足特殊需要。20世纪70年代,Williams[1]根据苯乙烯种子乳液聚合动力学和溶胀等数据首先提出了核壳理论。80年代日本神户大学的Okubo[2]教授提出了/粒子设计0的新概念,在不改变乳液单体组成的前提下改变了乳胶粒子的结构。 与其它方法制备的乳液相比,种子乳液聚合法制备的乳液具有稳定性更好、粒径分布窄、易控制等优点。利用种子乳液聚合技术可以容易地制得不同结构的胶乳,是制备高固含量乳液最常见最简便的方法,也是实用化的制备各种功能性胶乳的重要方法之一[3,4]。本文就近年来种子乳液聚合的工艺、机理研究及在乳胶粒子设计方面的应用进行了综述,并讨论了影响种子乳液聚合的各种因素。 1种子乳液聚合工艺 种子乳液聚合法是核壳型乳液的典型制备方法,形成的高聚物一般是均聚物或共聚物,所以制备方法和通常的乳液聚合工艺基本相同[5]。根据壳层单体的加入方式,可以分为间歇法、溶胀法、半连续法、连续法。间歇法是按配方一次性将种子乳液、水、引发剂、乳化剂、壳层单体加入到反应器中,升温至反应温度进行聚合。溶胀法是将壳层单体加入到种子乳液中,在一定温度下溶胀一段时间,然后再升温至反应温度后加入引发剂进行聚合。Ugelstad[6]介绍了一种制备单分散性胶乳的两步溶胀法,制备出新型的核壳粒子。半连续法是将水、乳化剂和种子乳液加入到反应器中,升温至反应温度后加入引发剂,然后再将壳层单体以一定速度滴加进行聚合。连续法是在搅拌下将单体、引发剂加入到种子乳液中,然后将所得的混合液连续地滴加到溶有乳化剂的水中进行聚合。工业上普遍采用半连续种子乳液聚合法。 种子乳液聚合过程中易产生新胶粒,不利于乳液的稳定及最后的性能。为了避免新胶粒的产生,可以采用如下三种方法: (1)进行胶粒增长反应实验,严格控制反应体系的加料速度,维持聚合体系的单体转化率始终处于较高水平,使聚合体系处于/饥饿0状态; (2)在合成时尽量少用乳化剂,第一步的胶粒增长反应过程中可采用无皂乳液聚合; (3)采用加入油溶性引发剂的方法予以避免。 作者简介:邵谦(1964-),女,博士研究生,主要从事高分子材料合成方面的研究; *通讯联系人,Email:gss620818@1631com.
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苯丙乳液改性研究进展 作者：马云， 陈琨， 辛秀兰， MA Yun， CHEN Kun， XIN Xiu-lan 作者单位：马云,MA Yun(北京印钞有限公司,100054)， 陈琨,辛秀兰,CHEN Kun,XIN Xiu-lan(北京工商大学化学与环境工程学院,100037) 刊名： 上海涂料 英文刊名：SHANGHAI COATINGS 年，卷(期)：2008,46(12) 本文读者也读过(8条) 1.燕冲.张心亚.黄洪.陈焕钦.YAN Chong.ZHANG Xin-ya.HUANG Hung.CHEN Huan-qin苯丙乳液最新研究进展[期刊论文]-粘接2007,28(5) 2.刘都宝.鲍俊杰.纪学顺.许戈文国内苯丙乳液改性的研究进展情况[期刊论文]-中国涂料2007,22(3) 3.马祥梅.王斌.王武生我国苯丙乳液的研究进展[期刊论文]-化学与粘合2003(1) 4.高献英.李中华.田秋平.龙光斗硅烷偶联剂改性苯丙乳液研究[会议论文]-2007 5.高献英有机硅氟改性苯丙乳液的制备与应用研究[学位论文]2008 6.高献英.田秋平.李中华苯丙乳液改性的研究进展[会议论文]-2008 7.高献英.田秋平.李中华.GAO Xian-ying.TIAN Qiu-ping.LI Zhong-hua苯丙乳液改性的研究进展[期刊论文]-现代涂料与涂装2007,10(3) 8.燕冲.张心亚.朱延安.黄洪.陈焕钦苯丙乳液最新研究进展[会议论文]-2007 本文链接：https://www.doczj.com/doc/837581036.html,/Periodical_shtl200812010.aspx
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 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
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
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 a.苯丙乳液的合成： i.单体预乳化 在250ml三口烧瓶中，加入50ml水，1.7g十二烷基硫酸钠，1.7gJS86，搅拌溶解后在依次加入1.4ml丙烯酸，6.6ml甲基丙烯酸甲酯，15.6ml丙烯酸丁酯，15.7ml苯乙烯，室温下搅拌乳化30min。
目录 1.前言 (1) 1.1水性涂料的概述 (1) 1.1.1 水性涂料的历史地位 (1) 1.1.2 水性涂料的发展史 (1) 1.1.3水性涂料的分类 (2) 1.2苯丙乳液的研究进展 (2) 1.2.1 苯丙乳液乳化剂体系研究进展 (2) 1.2.2 苯丙乳液引发剂体系研究进展 (2) 1.2.3 苯丙乳液的改性及功能单体的引入 (2) 1.2.4 苯丙乳液聚合工艺研究进展 (3) 1.2.5 苯丙乳液乳胶粒子设计研究进展 (3) 1.2.6 其他新型乳液聚合技术的应用 (3) 1.3苯丙乳液的性能指标及其影响因素 (3) 1. 3. 1 苯丙乳液的性能指标 (3) 1. 3. 2苯丙乳液性能的影响因素 (3) 1.4本文研究的目的意义及主要内容 (4) 2.实验 (4) 2.1试剂与仪器 (4) 2.2乳液聚合工艺 (5) 2.2.1 单体预乳化 (5) 2.2.2 聚合 (5) 2.3乳液性能测定 (5) 2.3.1 pH值测定 (5) 2.3.1 粘度测定 (5) 2.3.3 固含量测定 (5) 2.3.4 Ca2+稳定性测定 (6) 2.3.6 转化率测定 (6) 2.3.6 吸水率测定 (6) 3.结果与讨论 (6) 3.1单体类型及其配比对乳液性能的影响 (6) 3.2乳化剂类型对乳液性能的影响 (7) 3.3乳化剂用量及配比的影响 (7) 3.4引发剂用量的影响 (8) 3.5AA用量对乳液性能的影响 (9) 3.6反应温度及反应时间 (9) 3.7加料方式的影响 (9) 4.结论 (9) 参考文献 (12) 致谢： (13)
1.前言 1.1 水性涂料的概述 1.1.1 水性涂料的历史地位 传统的溶剂型涂料含有大量的挥发性有机溶剂（VOC），在使用过程中排入大气，会破坏环境危害人们健康，同时也浪费资源和能源，所以不排放VOC或排放量严格限制在规定以下的涂料可称为“环保涂料”。目前，一般将水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料及辐射固化涂料称为环保涂料[1]。近年来，随环保意识的不断加强和环保法的日益完善，对VOC向大气的排放量限制越来越严格，加之对地球有限资源和能源的重视，使得水性涂料在全球涂料市场成为持续热点。涂料生产从依赖有机溶剂、天然树脂发展到无溶剂涂料和水性涂料。表1-1是2010年前世界工业涂料的构成，从表中可以看出水性涂料在各类涂料中的比例正在逐年递增[2]。 表 1-1 2010年前世界工业涂料的构成（%） Table 1-1 2010，the composition of the world，s industrial coatings（%） 涂料品种 1995年 2000年 2005年 2010年 低固体分涂料 39.5 30.5 15.0 7.0 高固体分涂料 12.5 12.0 10.0 8.5 电泳涂料 8.5 10.0 15.5 17.0 其他水性涂料 14.0 16.0 19.9 22.5 粉末涂料 8.0 12.0 17.5 20.0 辐射固化涂料 3.5 4.5 6.5 7.5 1.1.2 水性涂料的发展史 中国是世界上使用天然树脂作为成膜物质的涂料大漆最早的国家，在公元220年前，大漆使用技术已成熟，早期的画家使用的矿物颜料就是水性涂料。1855年英国人帕克斯A 取得了用硝酸纤维素（硝化棉）制造涂料的专利权，建立了第一个涂料厂，1925年硝基漆的生产达到高潮。一战后，在乙炔工业发展较早的加拿大，首先发展了乳胶漆，主要在建筑方面试用并很快得到了正式使用，从1945年开始,这种产品的产量急剧增长。在1953-1954年前后酯共聚物乳液也开始使用。醋酸乙烯酯与丙烯酸酯的共聚物，在二次大战中德国已经有所研究。纯丙烯酸乳，从20世纪50年代年代开始，在欧洲和美国就已有销售, 进入60年代，在所发展的乳状液中，突出的是醋酸乙烯酯乙烯。70年代以来，水性涂料，特别是乳胶漆，作为代油产品越来越引起人们的重视。一些先进国家正以惊人的速度发展，近十多年来乳胶漆的年消费量仍以8%-9%的速度增长。90年代中期以日本立邦为首的多国大型涂料公司进入我国市场，真正揭开了现代水性新篇章[3]。
DOI:10.14002/j.hxya.2012.05.019 第２３卷第５期化 学 研 究中国科技核心期刊 ２０１２年９月ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ｈｘｙｊ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 有机硅改性苯丙乳液的研究进展 崔运启１，２，刘 璐１，张普玉１＊ （１．河南大学化学化工学院精细化学与工程研究所，河南开封４７５００４； ２．黄淮学院化学系，河南驻马店４６３０００） 摘 要：综述了有机硅改性苯丙乳液的机理、方法和聚合技术研究进展．介绍了物理共混法和化学改性法，重点 阐述了化学改性法的最新研究进展，并展望了有机硅改性苯丙乳液的发展趋势． 关键词：有机硅；改性；苯丙乳液；研究进展 中图分类号：Ｏ ６３４．４文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１０１１（２０１２）０５－００９７－０６ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ＣＵＩ Ｙｕｎ－ｑｉ １，２，ＬＩＵ Ｌｕ１，ＺＨＡＮＧ Ｐｕ－ｙｕ１＊ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｈｕａｎｇｈｕａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｚｈｕｍａｄｉａｎ４６３０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｍｏｄｉｆｉｃａ－ ｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉｃｏｎｅ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｉｘｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｓ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｇｉｖｅｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉ－ ｃｏｎｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｇａｎｉｃ ｓｉｌｉｃｏｎ；ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ 苯丙乳液是苯乙烯和丙烯酸酯类单体的共聚物乳液，其在国际上的发展越来越快，特别是在美国、日本、欧盟，其发展已经到了一个非常成熟的地步．我国从２０世纪７０年代起开始研制苯丙乳液，８０年代开始正式投入使用，经过几十年的发展，现已广泛应用于建筑、涂料及胶黏剂等领域．虽然苯丙乳液具有优良的黏附性、耐氧化性和耐油性，但是其耐水性和耐候性较差，且易于形变，限制了它的应用［１］．有机硅具有优异的耐高、低温，耐辐射性和突出的耐水性，用有机硅对苯丙乳液进行改性，可以明显提高其耐水性、耐候性和抗沾污性等；除此以外，有机硅改性苯丙乳液比硅丙乳液有着更高的性价比，进一步扩大了其作为建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张黏合剂和胶黏剂等的使用． １ 有机硅改性苯丙乳液的机理 有机硅聚合物中硅氧键键能高达４２５ｋＪ／ｍｏｌ，远大于碳氧键键能（３５１ｋＪ／ｍｏｌ）和碳碳键键能（３４５ｋＪ／ｍｏ１），而且硅氧键间存在着ｄ…π键和ｐ…π键，使其具有抗氧化和抗分解性能［２－３］．除此以外，有机硅分子 收稿日期：２０１２－０４－２５． 基金项目：河南省科技厅科技攻关重点项目（１０２１０２２１０１１４）． 作者简介：崔运启（１９７２－），女，讲师，主要从事功能高分子方面的研究．＊通讯联系人．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｐｕｙｕ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
1.EPS的溶解：在三口瓶中置入 25.2g丙烯酸丁酯(BA)、 1.8g丙烯酸(AA)于烧瓶中， 在常温下逐步(缓慢投入)加入 9.0g发泡聚苯乙烯(EPS)至完全溶解， 完全得到透明、粘度较大的溶液； 2.乳化：向上述溶液中加 1.3g十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，完全溶解后 加入1.7gOP-10， 再分别加入5%NaHCO3水溶液2.5mL、 5%聚乙烯醇水溶液1.8g、 正十二烷基硫醇0.36g， 开始快速搅拌并逐步升温至30oC， 得到均相物时，搅拌下逐步缓慢加入40mL水， 继续搅拌半小时得到白色乳液； 3.聚合： 上述乳液逐步升温至50oC， 并向其中加入1.08g过硫酸钾并搅拌溶解， 将0.45g亚硫酸氢钠溶于20mL水中置于滴液漏斗中， 搅拌下缓慢滴加亚硫酸氢钠溶液，进行聚合反应， 时间滴加控制在30min以内， 滴完后观察乳液变化，引发后(有温升现象)计时开始，反应三个小时后结束反应。
配方.改性.交联.乳液分散.涂料制备. 综述 一．聚苯乙烯泡沫塑料简介 1.定义 聚苯乙烯泡沫塑料是以聚苯乙烯树脂为主体，加入发泡剂等添加剂制成，它是目前使用最多的一种缓冲材料。它具有闭孔结构，吸水性小，有优良的抗水性；密度小，一般为0.015～0.03；机械强度好，缓冲性能优异;加工性好，易于模塑成型；着色性好，温度适应性强，抗放射性优异等优点，而且尺寸精度高,结构均匀。因此在外墙保温中其占有率很高。但燃烧时会放出污染环境的苯乙烯气体。 2.用途 聚苯乙烯泡沫塑料广泛用于各种精密仪器、仪表、家用电器等的缓冲包装，也可用其直接制成杯、盘、盒等包装容器来包装物品,在特殊凿井法施工（冻结法施工复合井壁）中应用较广，机械强度好，缓冲性能优异;加工性好，易于模塑成型；着色性好，温度适应性强，抗放射性优异等优点。 3.回收处理方法 聚苯乙烯泡沫塑料回收利用主要途径有：减容后造粒，粉碎后用作各种填充材料，裂解制油或回收苯乙烯和其他。 （1）减容后造粒：聚苯乙烯泡沫塑料可熔融挤出造粒制成再生粒料，但因此体积庞大，大便运输，通常在回收时先需减容。方法有机械法，溶剂法和加热法。 （2）粉碎后用作填料：聚苯乙烯泡沫塑料制品经粉碎后可用作填料，制成各种制品。 ①重新模塑成泡沫塑料制品②混凝土复合板制品 ③石膏夹芯砖④用作沥青增强剂 ⑤用作土壤改性剂