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作者:prod22551
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發(fā)布時間: 2019-05-24
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隨著全球氣候的變化和資源、能源的日趨緊張，世界各國相繼制定了嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和政策，鼓勵和推廣使用綠色環(huán)保、節(jié)能節(jié)材的新產(chǎn)品。低污染的水性樹脂已成為涂料和膠黏劑等技術(shù)的發(fā)展方向。
隨著全球氣候的變化和資源、能源的日趨緊張，世界各國相繼制定了嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和政策，鼓勵和推廣使用綠色環(huán)保、節(jié)能節(jié)材的新產(chǎn)品。低污染的水性樹脂已成為涂料和膠黏劑等技術(shù)的發(fā)展方向。水性樹脂相比于其他低污染產(chǎn)品，由于具有可實(shí)現(xiàn)技術(shù)途徑多、應(yīng)用面廣、安全、施工相對簡單而成為首選品種，受到了廣大科技人員的關(guān)注和用戶的青睞，最近幾年更是受到了前所未有的重視。
水性涂料的制備以種子乳液聚合機(jī)理為主。種子乳液聚合指在乳液聚合體系中加入一定量上次聚合所得到的乳液，為了保持涂料乳的穩(wěn)定性，還須另加一些乳化劑。種子乳液聚合法因具有乳液穩(wěn)定性更好、粒徑分布窄、易控制等優(yōu)點(diǎn)，在乳膠粒子設(shè)計及制備各種功能性膠乳方面具有重要作用，是制備高固含量乳液及具有核殼結(jié)構(gòu)乳液的最常見最簡便的方法。
種子乳液聚合法是核殼型乳液的典型制備方法，形成的高聚物一般是均聚物或共聚物，所以制備方法和通常的乳液聚合工藝基本相同。根據(jù)殼層單體的加入方式，可以分為間歇法、溶脹法、半連續(xù)法、連續(xù)法。間歇法是按配方一次性將種子乳液、水、引發(fā)劑、乳化劑、殼層單體加入到反應(yīng)器中，升溫至反應(yīng)溫度進(jìn)行聚合。溶脹法是將殼層單體加入到種子乳液中，在一定溫度下溶脹一段時間，然后再升溫至反應(yīng)溫度后加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合?！ ?/span>
種子乳液聚合過程中易產(chǎn)生新膠粒，不利于乳液的穩(wěn)定及最后的性能。為了避免新膠粒的產(chǎn)生，可以采用如下三種方法:(1) 進(jìn)行膠粒增長反應(yīng)實(shí)驗，嚴(yán)格控制反應(yīng)體系的加料速度，維持聚合體系的單體轉(zhuǎn)化率始終處于較高水平，使聚合體系處于“饑餓”狀態(tài)；(2) 在合成時盡量少用乳化劑，第一步的膠粒增長反應(yīng)過程中可采用無皂乳液聚合；(3) 采用加入油溶性引發(fā)劑的方法予以避免。
乳液聚合理論的發(fā)展促進(jìn)了乳液聚合工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，表現(xiàn)在乳液聚合物產(chǎn)量逐年增加，質(zhì)量不斷提高，品種日益增多，生產(chǎn)工藝日趨完善、合理。同時，乳液聚合技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，派生出了不少乳液聚合的新分支，出現(xiàn)了許多乳液聚合新方法，如無皂乳液聚合、微乳液聚合、分散乳液聚合、細(xì)乳液聚合、反向乳液聚合、核殼乳液聚合、乳液定向聚合、超高濃度乳液聚合、輻射乳液聚合以及制備具有異性結(jié)構(gòu)乳膠粒的聚合物乳液的乳液聚合等等。這些由乳液聚合衍生出來的一系列新的聚合技術(shù)在本質(zhì)上與原來的乳液聚合有著共同的特征，即都是分隔體系的聚合反應(yīng)，體系為膠態(tài)穩(wěn)定的體系，不易凝聚等。在某些方面又存在著差異。比如，無皂乳液聚合體系不含或僅含少量乳化劑；細(xì)乳液聚合體系是由離子型表面活性劑和長鏈脂肪醇或長鏈烷烴組成的復(fù)合乳化劑來保證體系的穩(wěn)定性。
乳化劑分子由非極性的烴基和極性基團(tuán)兩部分組成。根據(jù)極性基團(tuán)種類的不同，可將乳化劑分為陰離子型、陽離子型、兩性型和非離子型。陰離子乳化劑的極性陰離子、非離子部分一般是C11~C17的直鏈烷基或C3~C8的烷基與苯基或萘基結(jié)合在一起。常用的陰離子乳化劑有脂肪酸鈉RCOONa(R=C11~C17)、十二烷基硫酸C12H25Na、烷基硫酸鈉RSO3Na（R=C12~C16）、烷基芳基磺酸鈉如拉開粉、松香皂等。
陰離子乳化劑在水中溶解后，其活性部分傾向離解成負(fù)電離子的表面活性物質(zhì)，其特征表現(xiàn)為具有一個大的有機(jī)陰離子，能與堿作用生成鹽。根據(jù)帶負(fù)電離子部分的結(jié)構(gòu)不同，可分為羧酸鹽型、磺酸鹽型及硫酸鹽型三大類。陰離子乳化劑的缺點(diǎn)是抗硬水能力較差；優(yōu)點(diǎn)是來源廣、種類多、價格便宜。
陽離子乳化劑是指一種帶有陽離子基團(tuán)的乳化劑。陽離子乳化劑可以用來制取帶正電荷的聚合物乳液，這種乳液可用于浸漬織物。因為織物常帶負(fù)電，它對于帶負(fù)電荷的乳膠粒有排斥作用。如用陰離子乳液浸漬織物時，就得不到好的結(jié)果。實(shí)際上，陽離子乳液的應(yīng)用并不太廣泛，目前這方面的工作做得也較少，但由于陽離子乳化劑不怕硬水及在酸性條件下應(yīng)用等特點(diǎn)，故其用途有日益擴(kuò)大的趨勢。
非離子乳化劑是在水溶液中能溶解而不產(chǎn)生電離的表面活性劑。也就是說在溶液中成為中生的非離子的分子狀態(tài)或膠束狀態(tài)，不會遇水離解為離子狀態(tài)，而是靠分子本身所含的羥基和醚基作為弱水性的親水基而溶于水中。其分子結(jié)構(gòu)同樣是由親水基和親油基所組成。非離子乳化劑是在水溶液中能溶解而不產(chǎn)生電離的表面活性劑。也就是說在溶液中成為中生的非離子的分子狀態(tài)或膠束狀態(tài)，不會遇水離解為離子狀態(tài)，而是靠分子本身所含的羥基和醚基作為弱水性的親水基而溶于水中。其分子結(jié)構(gòu)同樣是由親水基和親油基所組成。
水性涂料的制備以種子乳液聚合機(jī)理為主。種子乳液聚合指在乳液聚合體系中加入一定量上次聚合所得到的乳液，為了保持涂料乳的穩(wěn)定性，還須另加一些乳化劑。種子乳液聚合法因具有乳液穩(wěn)定性更好、粒徑分布窄、易控制等優(yōu)點(diǎn)，在乳膠粒子設(shè)計及制備各種功能性膠乳方面具有重要作用，是制備高固含量乳液及具有核殼結(jié)構(gòu)乳液的最常見最簡便的方法。
種子乳液聚合法是核殼型乳液的典型制備方法，形成的高聚物一般是均聚物或共聚物，所以制備方法和通常的乳液聚合工藝基本相同。根據(jù)殼層單體的加入方式，可以分為間歇法、溶脹法、半連續(xù)法、連續(xù)法。間歇法是按配方一次性將種子乳液、水、引發(fā)劑、乳化劑、殼層單體加入到反應(yīng)器中，升溫至反應(yīng)溫度進(jìn)行聚合。溶脹法是將殼層單體加入到種子乳液中，在一定溫度下溶脹一段時間，然后再升溫至反應(yīng)溫度后加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合?！ ?/span>
種子乳液聚合過程中易產(chǎn)生新膠粒，不利于乳液的穩(wěn)定及最后的性能。為了避免新膠粒的產(chǎn)生，可以采用如下三種方法:(1) 進(jìn)行膠粒增長反應(yīng)實(shí)驗，嚴(yán)格控制反應(yīng)體系的加料速度，維持聚合體系的單體轉(zhuǎn)化率始終處于較高水平，使聚合體系處于“饑餓”狀態(tài)；(2) 在合成時盡量少用乳化劑，第一步的膠粒增長反應(yīng)過程中可采用無皂乳液聚合；(3) 采用加入油溶性引發(fā)劑的方法予以避免。
乳液聚合理論的發(fā)展促進(jìn)了乳液聚合工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，表現(xiàn)在乳液聚合物產(chǎn)量逐年增加，質(zhì)量不斷提高，品種日益增多，生產(chǎn)工藝日趨完善、合理。同時，乳液聚合技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，派生出了不少乳液聚合的新分支，出現(xiàn)了許多乳液聚合新方法，如無皂乳液聚合、微乳液聚合、分散乳液聚合、細(xì)乳液聚合、反向乳液聚合、核殼乳液聚合、乳液定向聚合、超高濃度乳液聚合、輻射乳液聚合以及制備具有異性結(jié)構(gòu)乳膠粒的聚合物乳液的乳液聚合等等。這些由乳液聚合衍生出來的一系列新的聚合技術(shù)在本質(zhì)上與原來的乳液聚合有著共同的特征，即都是分隔體系的聚合反應(yīng)，體系為膠態(tài)穩(wěn)定的體系，不易凝聚等。在某些方面又存在著差異。比如，無皂乳液聚合體系不含或僅含少量乳化劑；細(xì)乳液聚合體系是由離子型表面活性劑和長鏈脂肪醇或長鏈烷烴組成的復(fù)合乳化劑來保證體系的穩(wěn)定性。
乳化劑分子由非極性的烴基和極性基團(tuán)兩部分組成。根據(jù)極性基團(tuán)種類的不同，可將乳化劑分為陰離子型、陽離子型、兩性型和非離子型。陰離子乳化劑的極性陰離子、非離子部分一般是C11~C17的直鏈烷基或C3~C8的烷基與苯基或萘基結(jié)合在一起。常用的陰離子乳化劑有脂肪酸鈉RCOONa(R=C11~C17)、十二烷基硫酸C12H25Na、烷基硫酸鈉RSO3Na（R=C12~C16）、烷基芳基磺酸鈉如拉開粉、松香皂等。
陰離子乳化劑在水中溶解后，其活性部分傾向離解成負(fù)電離子的表面活性物質(zhì)，其特征表現(xiàn)為具有一個大的有機(jī)陰離子，能與堿作用生成鹽。根據(jù)帶負(fù)電離子部分的結(jié)構(gòu)不同，可分為羧酸鹽型、磺酸鹽型及硫酸鹽型三大類。陰離子乳化劑的缺點(diǎn)是抗硬水能力較差；優(yōu)點(diǎn)是來源廣、種類多、價格便宜。
陽離子乳化劑是指一種帶有陽離子基團(tuán)的乳化劑。陽離子乳化劑可以用來制取帶正電荷的聚合物乳液，這種乳液可用于浸漬織物。因為織物常帶負(fù)電，它對于帶負(fù)電荷的乳膠粒有排斥作用。如用陰離子乳液浸漬織物時，就得不到好的結(jié)果。實(shí)際上，陽離子乳液的應(yīng)用并不太廣泛，目前這方面的工作做得也較少，但由于陽離子乳化劑不怕硬水及在酸性條件下應(yīng)用等特點(diǎn)，故其用途有日益擴(kuò)大的趨勢。
非離子乳化劑是在水溶液中能溶解而不產(chǎn)生電離的表面活性劑。也就是說在溶液中成為中生的非離子的分子狀態(tài)或膠束狀態(tài)，不會遇水離解為離子狀態(tài)，而是靠分子本身所含的羥基和醚基作為弱水性的親水基而溶于水中。其分子結(jié)構(gòu)同樣是由親水基和親油基所組成。非離子乳化劑是在水溶液中能溶解而不產(chǎn)生電離的表面活性劑。也就是說在溶液中成為中生的非離子的分子狀態(tài)或膠束狀態(tài)，不會遇水離解為離子狀態(tài)，而是靠分子本身所含的羥基和醚基作為弱水性的親水基而溶于水中。其分子結(jié)構(gòu)同樣是由親水基和親油基所組成。
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