下载文档原格式
研究报告及专论粘 接 2006,27(5)水性丙烯酸树脂的制备及其水溶性研究曹力1,曹欣祥1,王正平2,侯秀梅1(1.哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院,黑龙江哈尔滨150001;2.哈尔滨工程大学核科学与技术学院,黑龙江哈尔滨150001)收稿日期:2006-06-23作者简介:曹力(1963-),女,副教授,硕士,从事高分子材料研究,已发表论文10余篇,出版专著1部。
摘要:以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯为主要单体,以过氧化苯甲酰为引发剂,通过引入亲水性基团羧基和羟基,制备了水性丙烯酸树脂。
讨论了亲水单体含量、中和度等对丙烯酸树脂水溶性的影响。
关键词:丙烯酸树脂;水溶性;过氧化苯甲酰中图分类号:TQ 436+.5 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2006)05-0007-03丙烯酸树脂具有防腐蚀,耐光、耐候性佳,成膜性及保色性好,使用安全等优点。
水性丙烯酸树脂更是研究热点之一[1~3]。
水性丙烯酸树脂可通过在聚合时选择含有羧基、磺酸基、醚键等官能团的不饱和单体,与丙烯酸酯单体进行共聚,并用有机胺(或氨水)进行中和成盐,再溶解于水而制得;在水性丙烯酸树脂制备过程中,引入某些非离子基团如多元羟基基团、多元醚键等也可以增加其水溶性[4,5]。
本文用溶液聚合法制备水性丙烯酸树脂,探讨了羧基和羟基单体用量、中和度对树脂水溶性的影响,为产品研发提供理论支持。
1实验部分1.1主要原料及设备丙烯酸丁酯(BA )、甲基丙烯酸甲酯(MM A )、丙烯酸羟丙酯(H PA )、丙烯酸(AA )、过氧化苯甲酰(BPO,引发剂)、氨水(中和剂)、正丁醇(溶剂)均为AR 试剂;MM A 、AA 、B A 、BPO 精制后使用,其他试剂直接使用。
自由基溶液聚合反应装置(250mL 四颈瓶、回流冷凝管、分液漏斗、温度计、机械搅拌器);涂-4黏度计,上海天平仪器厂;C -90型电热恒温水浴锅,天津泰斯特仪器有限公司;紫外)可见分光光度计,美国V ar l an 公司;FT-I R 型傅里叶变换红外光谱仪,美国尼高利公司。
水性丙烯酸乳液2篇【第一篇】水性丙烯酸乳液的制备方法水性丙烯酸乳液是一种重要的水性乳液，广泛应用于涂料、胶黏剂、纺织染整、造纸和印刷等领域。
它具有优异的性能，如良好的附着性、耐候性、耐化学性和抗刮擦性。
本文将介绍两种常用的水性丙烯酸乳液的制备方法。
一、颗粒乳液聚合法颗粒乳液聚合法是一种将丙烯酸酯单体在水相中进行聚合制备乳液的方法。
具体步骤如下：1. 原料准备：将丙烯酸酯单体、乳化剂和引发剂加入一定量的水中，并进行充分搅拌。
2. 固定条件：将试验体系固定在一定的温度下，通常为70-80℃。
3. 引发聚合：在固定条件下引发聚合反应，可采用自由基引发剂或还原剂引发剂。
聚合反应时间为2-4小时。
4. 过滤洗涤：将反应完成的乳液经过滤器进行过滤，同时用水洗涤。
5. 储存稳定：将洗涤后的乳液进行储存，添加稳定剂进行稳定处理，可使乳液存放时间更长。
二、纳米乳化法纳米乳化法是一种将丙烯酸酯单体以及其他助剂在纳米级乳化剂的作用下聚合制备乳液的方法。
具体步骤如下：1. 负载纳米乳化剂：将纳米级乳化剂溶解在水中，形成胶束。
乳化剂的种类和浓度会对乳化程度产生影响。
2. 制备乳液体系：将丙烯酸酯单体、引发剂和其他助剂加入纳米级乳化剂溶液中。
3. 引发聚合：在一定的温度和压力下引发聚合反应。
此时，纳米乳化剂的存在可促使丙烯酸酯单体均匀分散在水相中，从而形成乳液微粒。
4. 脱水除溶剂：将乳液中的溶剂通过蒸馏等方法进行脱除，保留乳液微粒。
5. 储存稳定：将脱水后的乳液进行储存，并加入稳定剂进行稳定处理。
以上就是水性丙烯酸乳液的两种常用制备方法。
通过颗粒乳液聚合法和纳米乳化法，可以得到质量稳定、应用性能优良的水性丙烯酸乳液，满足不同领域的需求。
【第二篇】水性丙烯酸乳液的应用领域水性丙烯酸乳液由于其优异的性能，被广泛应用于涂料、胶黏剂、纺织染整、造纸和印刷等多个领域。
下面将介绍水性丙烯酸乳液在这些领域的应用情况。
一、涂料领域水性丙烯酸乳液是一种绿色环保的涂料材料。
水性氟硅改性丙烯酸树脂的合成及涂膜性能研究近几十年来，由于气候变化、人类活动以及全球污染的加剧，特别是涂料行业的快速发展，绿色环保涂料越来越受到重视。
水性涂料是一种有机无机混合涂料，具有低毒、环境友好、安全可靠、使用方便、更新快等特点，已经成为绿色环保涂料的主流。
本文旨在研究水性氟硅改性丙烯酸树脂的合成及涂膜性能。
一、水性氟硅改性丙烯酸树脂的合成丙烯酸树脂是一种重要的乳液树脂，具有优异的水溶性和力学性能，通常用于涂料、印刷油墨、橡胶添加剂等应用领域。
为了提高丙烯酸树脂的涂膜性能，改善它的水溶性和亲水性，加入氟硅改性剂使丙烯酸树脂获得硅链增长，从而形成水性氟硅改性丙烯酸树脂。
将氟硅改性剂和水性丙烯酸树脂以特定比例混合，加入硅油、调节剂和乳化剂，加热至90℃，再加入甲基丙烯酸酯，搅拌至均匀，调节浓度至1.0g/ml，即可得到水性氟硅改性丙烯酸树脂。
二、水性氟硅改性丙烯酸树脂的涂膜性能采用标准烘箱，将水性氟硅改性丙烯酸树脂涂膜在玻璃板上，调节温度130℃，保持2小时，测量涂膜的硬度、光泽度、耐水性、耐静电性和抗碱性等指标。
1.膜硬度：通过采用摩擦法测量涂膜的硬度，滑动摩擦头从涂膜表面滑动，观察涂膜表面是否有变形及痕迹，从而判断涂膜的硬度。
结果表明，水性氟硅改性丙烯酸树脂涂膜的硬度大于等于3H，可以满足使用要求。
2.膜光泽度：采用反射仪测量涂膜的光泽度，用同一台发射仪测量标准反射物和涂膜的反射率，并由此计算涂膜的光泽值。
结果显示，水性氟硅改性丙烯酸树脂涂膜的光泽度高于60，可满足使用要求。
3.水性：采用毛细管法，以水性氟硅改性树脂的涂层为试件，在水中浸泡24小时，观察涂层是否出现浸蚀，根据涂层表面变形程度测定耐水性。
研究表明，水性氟硅改性丙烯酸树脂涂膜表面无显著变形，其耐水性良好。
4.静电性：对于水性氟硅改性丙烯酸树脂涂膜，可以采用高压静电测试仪进行测量，它是采用高压交流电场，通过检测涂膜表面是否有痕迹，从而检测该涂膜的耐静电性能。
新型水性涂料的制备与应用研究引言水性涂料作为一种环保型涂料，由于其低挥发性有机物含量、低排放、易于使用和处理、无毒、无味、非易燃等特点，而受到越来越多的关注。
本文将分为两部分，分别为新型水性涂料的制备和应用研究。
第一部分：新型水性涂料的制备1. 水性丙烯酸酯乳液的制备方法目前，水性丙烯酸酯乳液是制备新型水性涂料中较为常用的方法之一。
其主要生产工艺包括以下步骤：1）单omers的混合：向反应釜中加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸盐单体等单omers，并在混合期间对原料进行搅拌、加热等处理。
2）溶剂的加入：向混合单omers中加入适量的溶剂。
常用溶剂包括丙酮、环己酮、甲基异丁基酮等。
3）引发剂的加入：在所得到的混合物中，加入过氧化苯甲酰、過氧化硫醇、过硬化氧化酚等引发剂，以使单omers发生聚合反应。
4）pH调整：经过聚合反应后，将其PH调整至6~8之间。
5）稳定处理：为了保证该种乳液的质量和稳定性，还可以在其里面加入稳定剂。
2. 水性聚氨酯乳液的制备方法水性聚氨酯乳液是新型水性涂料中具有良好应用潜力的一种材料，其生产工艺包括以下步骤：1）引发剂的加入：将聚氨酯单体、环氧丙烷、二元醇等原料混合后，加入过氧化苯甲酰等引发剂。
2）反应加热：在混合的原料中，加热至70℃左右，使得单体发生聚合反应。
3）乳化处理：将聚合后的反应物溶于水中，并在过程中对其进行分散和乳化处理。
4）pH调整：调整溶液的pH值至6~7之间。
5）稳定处理：添加维生素C等稳定剂，以使乳液达到最佳的质量和稳定性。
第二部分：新型水性涂料的应用研究1. 新型水性涂料在木材表面涂装的应用研究传统的溶剂型涂料由于含有大量的有机挥发物，对环境污染严重。
而新型水性涂料在应用于木材表面涂装时，不含有害物质，非常环保。
目前，已有一些研究对新型水性涂料在木材表面涂装方面展开了深入的研究。
例如，有研究表明，在室温下使用水性涂料来为木材进行涂装，可以使其产生优良的附着力。
36 郑忠伟：水性丙烯酸树脂的制备研究
水性丙烯酸树脂的制备研究
郑忠伟，陈 浩，鲁 宁
（沈阳石蜡化工有限公司，辽宁 沈阳110141）
郑忠伟：水性丙烯酸树脂的制备研究
摘 要：本实验采用溶液聚合法，以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸为单体，以正
丁醇和水为环保溶剂，过氧化苯甲酰为热引发剂，制得了水性丙烯酸树脂。并改变其中不同组分多次重复
实验，得到了不同的试样。进行成膜实验，分别比较其粘度及成膜效果等方面的差异，研究其中各组分对
反应的影响，从而得到较理想的配方。
关键词：水性丙烯酸树脂；单体；配方
制备水性涂料用的水溶性丙烯酸树脂有两种方法：丙烯
酸酯在溶液中共聚成粘稠状的聚丙烯酸酯，然后部分醇解；
丙烯酸酯和含有不饱和双键的羧基、羟基、氨基、酰胺基等
单体（如甲基丙烯酸、丙烯酸、顺丁烯二酸酐等）在溶液中
共聚成酸性聚合物；加胺中和成盐而获得水溶性，然后加水
稀释得到水溶性丙烯酸树脂。这种合成方法最常用。此外树
脂侧链上还可通过选用适当单体以引入-OH羟基、-CONH
2
酰
氨基或-O-醚键等亲水基团，以增加树脂的水溶性。中和成
盐的丙烯酸树脂能溶于水，但其水溶性并不理想，常常形成
乳浊状的液体或黏度很高的溶液，所以必须加入一定比例的
亲水性助溶剂来增加树脂的水溶性。
1 实验部分
1.1 主要药品及设备
1.1.1 主要药品
甲基丙烯酸甲酯，分析纯；丙烯酸丁酯，分析纯；丙烯
酸羟乙酯，化学纯；丙烯酸，分析纯；正丁醇，分析纯；过
氧化苯甲酰，分析纯；29 %氨水，化学纯；氯化亚铜，化学
纯；无水硫酸钠，化学纯；氢氧化钠，化学纯；乙醚，分析
纯；醇胺，化学纯。
1.1.2 实验仪器
250ml三口瓶，分液漏斗，滴液漏斗，球形冷凝管，真
空泵。
1.2 水溶性丙烯酸树脂的合成
1.2.1 药品的提纯
甲基丙烯酸甲酯的提纯：在分液漏斗中加入甲基丙烯酸
甲酯 20ml，然后加入等量的10 %的NaOH溶液按常规方法
洗涤至液体无色为止。然后用去离子水洗至中性。加入适量
无水硫酸钠吸水静置后，过滤。将三口瓶、搅拌器、球形冷
凝管、温度计、真空泵组装起来。将洗净的单体置于三口瓶
中，加入氯化亚铜0.1g。开泵抽真空，加热搅拌，收集40
℃～4l ℃的馏分得到纯净的甲基丙烯酸甲酯。
丙烯酸羟乙酯的提纯：用上述方法减压蒸馏得纯净的丙
烯酸羟乙酯。
丙烯酸丁酯的提纯：用10 %的NaOH清洗获得纯净的丙
烯酸丁酯。
丙烯酸的提纯：减压蒸馏得纯净的丙烯酸。
1.2.2 聚合过程
将经提纯的适量甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯
酸丁酯和丙烯酸混合，加入少量过氧化苯甲酰，搅拌均匀得
到组分1，装入滴液漏斗；将正丁醇加入三口瓶中，搅拌，
加热，升温至大约108℃时，溶剂开始回流，保持恒温110
℃左右，开始缓慢滴加组分1，3 小时均匀滴加完毕。滴加
完毕后，在回流温度下继续反应3小时后，降温到75℃左
右，进行减压蒸馏，脱除回收部分溶剂和未反应的单体。使
共聚物组成单体含量> 80 %，得到粘稠状液体。保温 70～
80℃加入适量蒸馏水稀释，用29 %的氨水调节PH = 7～7. 5。
补充适量蒸馏水，得到透明的水性丙烯酸树脂。将其均匀涂
刷于有机玻璃板表面，分别放入真空烘箱中和在常温下各二
份干燥，观测其成膜效果。
分别采用不同的丙烯酸用量，不同的中和剂，采用乙醚
作溶剂重复上述聚合过程，将得到的水性丙烯酸树脂成膜比
较。
2 结果及讨论
2.1 丙烯酸用量对树脂水溶性的影响
一方面，必须均匀地加入足够量的-COOH而获得水溶
性；另一方面，-COOH的引入量也直接影响涂的性能。所以，
-COOH的引入量必须在满足水溶性前提下加以控制。以下是
不同的 AA用量对树脂水性的影响:
2011
年第2期
2011年2月
化学工程与装备
Chemical Engineering & Equipment
郑忠伟：水性丙烯酸树脂的制备研究 37
2.2 中和剂的影响
为了实现树脂的水溶性，高分子链中应引入-COOH、-OH
等亲水基团，并通过氨类中和高分子链中的-COOH，使树脂
达到水溶性的效果。氨水的用量对所配涂料的粘度有很大的
影响。实验中增加氨水的用量，随着中和度的增加，亲水链
段数量增多，使得涂料体系的粘度增大。且实验发现，单纯
用氨水中和，虽说经济可行，但对树脂的长久储存不利。氨
水极易挥发，导致体系值下降，而氨基树脂的稳定条件是
PH在7以上，所以用氨水中和后不宜久放，否则将导致树
脂粘度增加乃至结块。而采用氨水和醇胺混合碱作为中和
剂，效果很好。
2.3 不同溶剂的影响
水性丙烯酸树脂合成过程中常采用少量的有机溶剂，要
求可挥发有机物含量少于10 %，一般选用亲水性醇醚及小
分子醇有机溶剂，它们对配制涂料的粘度有较大的影响。实
验考察了不同的溶剂对涂料粘度的影响。发现当使用乙醚作
溶剂时，树脂需要在较低的中和度范围才能得到粘度适中的
涂料。其中的原因可能是两种溶剂的链转移系数不同，使相
同的配方所得的丙烯酸树脂的分子量有较大的差别，从而影
响了相应涂料的粘度。也可能是乙醚对所制备树脂的溶解性
更好，使涂料中树脂聚集体较丁醇体系松散，从而乙醚体系
有较大的粘度。
2.4 水性丙烯酸树脂成膜过程中的问题及解决方法
水溶性丙烯酸树脂烘干成膜时气泡问题比较严重，特别
是涂层比较厚时。其原因相当复杂，一般是由于涂层上部水
挥发后粘度迅速上升，下层水不易挥发出去，温度升高时便
可突发性的气化形成气泡冒出并在表面被稳定和截流。作者
认为可以采取延长进烘箱前干燥的时间、控制漆膜厚度、涂
刷前静置、选择挥发比较慢的共溶剂、控制好氨的挥发速度
等措施来改善。该合成方法制备水性丙烯酸树脂所采用的溶
剂不含有毒性，该树脂是环保型的树脂。另外，该合成方法
制备的水性丙烯酸树脂采用的均为常用的丙烯酸及其酯类，
成本低。因此，该法制备的水性丙烯酸树脂为低成本环保型
的，将有很广泛的使用价值。
（上接第41页）
3 结论 （1）当钛液掺杂量为9mL，三氯化铁掺杂量为0.1g，膨化温度为850℃时，铁-膨胀石墨-TiO2三元体系光催化剂的光催化性能最优。 （2）用所制备的铁-膨胀石墨-TiO2三元体系光催化剂催化降解甲基橙，当催化剂的用量为0.2g/L时，对浓度为100mg/L的甲基橙溶液的脱色率可达97.9％。 （3）XRD谱图分析表明铁-膨胀石墨-TiO2三元体系光催化剂中TiO2的晶型为锐钛矿型和金红石型的混合形态。 参考文献 [1] 李冀辉，贾志欣，冯莉莉，等．二氧化钛嵌入膨胀石墨材料制备[J]．非金属矿，2006，29(5)：39． [2] 张高洁，等．纳米复合结构二氧化钛薄膜的制备及其光降解水中若丹明B的能力[J]．硅酸盐学报，2007，35(4)：442—446． [3] Wen C，Deng H，Tian J et a1．Photocatalytic Activity Enhancing for TiO2 Photocatalyst by Doping with La [J]．Transactions of Nonferous Metals Society of
China，2006，16(Supp1．2)：s728—s731
[4] Sobana N，Muruganadham M，Swaminathan M．Nano—Ag
Particles Doped TiO
2
for Eficient Photodegradation
of Direct Azo Dyes ．J．Mo1．
Cata1．A：Chem．，2006，258(1／2)：124-132．
[5] Tryba B，Morawski A W ，Inagaki M．A New Route for
Preparation of TiO
2
—Mounted Activated
Carbon[J]．Applied Catalysis B：Environmental，
2003，46：203
[6] 郑琦，陈恒初，王靖宇，等．铁掺杂纳米二氧化钛溶胶
的制备及性能研究[J]．环境科学与技术，2007;30(4)：
14—18．
[7] 孙明，魏锡文，胡小华．铁掺杂TiO
2
纳米粉的制备、表
征及其光催化活性[J]．材料导报，2007;21(专辑)：
153—155．
[8] 汪恂，龚文琪，邵林广，等．掺Fe”的TiO
2
光催化膜制
备及降解偶氮染料废水的试验研究[J]．武汉科技大学
学报(自然科学版)，2008;3l(2)：198—201．
