2 阳离子聚合物乳液的制备方法
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 , 通常在酸或碱条件下 , 乳胶粒
子分别带正、负电荷 , 要赋予乳胶料或聚合物带正电
荷 , 可能根据需要采用不同的聚合方法 , 一般有常规
乳液聚合法 ( 就是用乙烯基单体 , 阳离子乳化剂选用
自由基引发剂或带阳离子的自由基引发剂按常规乳
液聚合合成阳离子乳液
) ,
转换法、无皂乳液聚合 , 核
壳乳液聚合物 , 微乳液聚合法。
常用聚合物乳液应用于涂料的粘合剂时 , 往往
由于乳胶粒表现吸附的乳化剂 , 因而损害涂膜耐水
性、表面光泽性和流平性等。同时 , 残留的乳化剂水
溶液也是聚合物乳液生产中的主要废液 , 造成环境
污染。无皂乳液聚合可克服以上缺点。无皂乳液聚
合是指不含乳水剂或仅含微量乳化剂的乳液聚
合 , 此时乳化剂所起的作用与传统乳液聚合不
同 , 粒子主要是通过键合在聚合物链或端基上的离
以3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPTS)为功能改性单体,丙烯酸酯及少量的丙烯酸为主要共聚单体,采用离子型/非离子型复合乳化剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,制备了有机硅改性的丙烯酸酯共聚物乳液(SAE)。考察了MPTS用量、甲基丙烯酸-β-羟丙酯(HPMA)用量、引发剂用量及聚合温度对乳液稳定性的影响。采用IR、TG对SAE进行了表征。共聚物乳液SAE为成膜物,硅藻土、膨润土等为颜填料,制备了有机硅改性丙烯酸酯共聚物调湿涂料(SAE-C)。在测定共聚物乳液膜、SAE-C涂料基本性能的基础上,进一步测定了涂料SAE-C调湿功能。结果表明,MPTS能提高SAE乳液膜的附着力和涂料的耐水性;SAE乳液与SAE-C涂料均能达到国家内墙涂料和建筑涂料相关标准。同时,具有较好的增/降湿性能,可用作具有调湿功能的内墙涂料。
季铵盐 , ③乙烯氧烷基季铵盐 , ④乙烯苄基三甲基
季铵盐 , ⑤ N - 烯丙基季铵盐 , ⑥ N - 烷基乙烯吡啶
季铵盐。
以上这两类单体 , 在一定条件下可以进行均聚
或与其它乙烯类单体 ( 如苯乙烯 , 丙烯酰胺等 ) 共聚
制得阳离子聚合物乳液 , 此外 , 还可通过离子型单体
如 : CH 2 = C(R) COOR ′ S +
R 1
R 3
- R 2 X - 聚合及 [ Si
(CH
3 ) 2 O] 4 开环聚合得到阳离子聚合物乳液 [3 ～ 6] 。
1. 2 乳化剂
由于乳化剂具有乳化、分散、增溶单体及保证聚
合后的乳胶粒稳定而不发生凝聚的作用 , 所以在传
统的乳液聚合中 , 它是必不可少的一个重要组份。
通常用传统的阳离子乳化剂来制备阳离子聚合乳
液 , 这类乳化剂的特征是亲水基为阳离子 , 它们只有
在酸性介质中才有效 , 主要是季胺盐类如 R - N
+
(CH
3 ) 2 R ′ X
-
( R = C 12 ～ C 16 烷 基 , R
′
= CH 3 ,
CH 2 ) 、吡啶季铵盐、咪唑季铵盐等 , 但在
乳胶终成膜以后的应用中 , 大多数乳化剂会给产
品带来一些不良影响 , 如引起混合物相分离 , 降低乳
液粘度 , 降低聚合物的耐水性和力学性能 , 为了克服
这些不良影响 , 目前采取两种办法
: (1)
用高分子物
质作保护胶体 , 如聚乙烯醇 [7] 。 (2) 具有表面活性基
团的单体参与共聚。如上所述乙烯基单体 , 乙烯基
阳离子单体和其它单体共聚制备阳离子乳液 , 这两
类单体既可作乳化剂又可作共聚单体 , 可用于无皂
乳液聚合 [2] 。
1. 3 引发剂
引发剂是乳液聚合中非常重要的组份之一 , 其
用量虽少 , 但对聚合起始粒子的形成、聚合速率、分
子量的大小和分布、乳胶粒子的大小分布和形态及
终乳液的性质有很大影响。在传统的阳离子聚合
物乳液中 , 用过硫酸盐引发 ,S 2 O 2 -
8
分解的 SO 4
-
与
阳离子表面活性剂上的正电荷发生中和而引起沉
淀 , 所以阳离子聚合物乳液对 S 2 O 2 -
8
的选择性较差。
但是 , 在功能阳离子聚合物乳液的制备中仍然经常
用 K 2 S 2 O 8 。为了制备稳定的阳离子聚合物乳液 , 人
们对过氧化物如过氧化异丙苯 , 叔丁基过氧化氢 ,
Na 2 S 2 O 8 ,(NH 4 ) 2 S 2 O 8 ～ NaHSO 4 , K 2 S 2 O 8 和偶氮类
化合物如偶氮二异丁腈 ,AIBA[ (NH 2 ) 2 - C(CH 3 ) 2 N
= N - C(CH 3 ) 2
(NH
2 ) 2 · 2Cl
-
] 等引发剂研究的结果
表明 AIBA 较为理想。
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