摘要：采用三元复合乳化剂体系和核壳乳液聚合工艺，投篮环氧树脂改性的苯丙乳液。研究了乳化剂、反应温度、环氧树脂的用量、三乙烯四胺固化剂对环所改性苯丙乳液综合性能的影响，确定了适宜的反应条件和配方。

关键词：环氧改性；丙烯酸乳液；涂料

中图分类号：TQ633    文献标识码：A    文章编号：1006-2556（2005）07-0020-02

丙烯酸乳液涂料具有良好的耐候性、耐水性和耐化学品性能，但易产生热粘冷脆现象，抗回粘性、耐热性不佳。而环氧树脂具有强度高、粘附性好的特性，被广泛应用，但其户外耐候性较差。将这两种树脂有机结合起来，充分发挥它们的特点，制成水乳型常温自交联乳液，具有很大的应用价值。

甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酰胺(AM)，上述单体均为工业品；环氧树脂E-44、NP-10、MS-1均为工业品，碳酸氢钠、十二烷基硫苯磺酸钠(DBS)、过硫酸铵和三乙烯四胺为化学纯试剂。

将70％乳化剂NP-10、MS-1、MS-1和缓冲剂NaHC03置于40℃水浴中乳化10min左右，然后加入部分丙烯酸单体和用异丙醇溶解的环氧树脂，乳化40min取出备用。在四口瓶中加入另外30％乳化剂NP-10、MS-1、DBS和苯乙烯、少量丙烯酸丁酯和少量丙烯酸，在40℃水浴中乳化20min左右，缓慢升温至79℃，加入30％的引发剂过硫酸铵，形成硬核种子乳液。待种子乳液变蓝后，开始滴加含有环氧树脂的预乳液，约3．5h滴完，同时滴加过硫酸铵溶液。待滴加完单体乳液后，将反应体系升温至84℃，保温1．5h，期间补加两次过硫酸铵引发剂。然后将反应体系降温至40℃左右，加入计量的三乙烯四胺，用氨水调节pH值9．0后，过滤出料。

涂料粘度、钙离子稳定性、冻融稳定性、稀释稳定性、机械稳定性、单体转化率、涂膜硬度、附着力均按涂料测定标准测定。

设计配方和合成工艺进行乳液合成，然后进行性能测试。配方设计及性能测定见表1。

2．1  乳化剂的影响

乳化剂是决定乳液稳定性的重要因素，乳化剂的种类和用量影响聚合物的稳定性、洁净度、粒径、粘度、耐水性及最终使用性能等。环氧树脂与丙烯酸聚合物的相容性较差，选取合适的乳化剂是制备稳定、性能优良改性乳液的重要因素。乳化用量不足(低于临界胶束浓度CMC)或乳化剂的亲水亲油

平衡值HLB不适合，或电荷不合适等都将使聚合反应不稳定，易出现结块或稠化现象。

单独使用一种乳化剂乳液聚合物的粘度大、稳定性差、结块多。使用足量的复合乳化剂亲水亲油平衡值HLB，可得到乳液粒径小、性能稳定的乳液。实验中采用三种乳化剂NP-10、MS-1、DBS配合使用，总量为单体量的3％左右，可得到细腻、稳定、微蓝光和无凝胶物的乳液。过多使用乳化剂将导致乳胶膜亲水性增大，耐水性下降，且影响涂料的成膜性能。

2．2  反应温度的影响

固定其它聚合条件，改变反应温度，研究温度对乳液性能的影响，结果见表2。

由表2可看出，当温度高于90℃和低于70℃时，聚合反应效果均不理想。引发剂在较低温度下分解慢，形成的活性自由基少，反应速率慢，转化率低反应温度过高时，反应速率过快，体系不稳定，易产生凝胶和粘釜现象。这主要是因为高温下乳化剂的特性发生了变化，乳化效果变差。综合考虑，实验中分两阶段采用不同温度聚合，前期滴加单体阶段，保持温度(75～82)℃，使反应体系稳定；滴加完单体后再升温到(83～86)℃进行保温，加快反应速率，缩短聚合xx的时间。

2．3  环氧树脂用量的影响

环氧树脂的用量不仅决定涂膜的交联程度，而且影响乳液的稳定性，实验结果见表3。

由表3可知：随着环氧树脂用量的增多，涂膜交联度的增加，硬度增强，吸水率降低，耐水性增强。但当环氧树脂的用量增加到20％以上时，乳化困难，合成和储存稳定性降低。环氧树脂的用量约为10％时，涂料的各项性能佳，存储稳定性好。

2．4  潜固化剂的影响

潜固化剂三乙烯四胺在成膜过程中，可与环氧树脂交联，提高涂膜的硬度、耐水性、耐磨性，降低吸水率，提高涂料的综合性能。经实验和计算得知，三乙烯四胺的用量为环氧树脂量的20％时，涂料的各项性能指标{zj0}。三乙烯四胺的用量过低，涂膜交联不充分，性能达不到{zj0}水平；用量过高，涂膜的脆性增加，气味增大，同样影响其性能。

3  结论

以单体质量比MMA：St：BA=30：20：50，功能单体MAA占单体总量的1％～3％，HEMA为单体总量的2％，AM占单体总量的2％～4％，环氧树脂：混合单体=10：90，引发剂和缓冲剂各占单体总量的0．5％～0．6％，采用DBS、MS-1和OP-10三元乳化剂复合体系，乳化剂用量为单体总量的2．5％～3．5％，反应温度为(78～81)℃，保温温度为(83～86)℃。采用核壳乳液聚合工艺，得到性能优异，储存稳定的环氧改性丙烯酸乳液。