環保型水性丙烯酸乳液合成及應用

鄒家民

（中海油信息科技有限公司惠州分公司，廣東惠州 516086）

環保型水性丙烯酸乳液合成及應用

鄒家民

（中海油信息科技有限公司惠州分公司，廣東惠州 516086）

介紹丙烯酸乳液的反應原理及組成，論述丙烯酸乳液的合成方法，介紹水性丙烯酸作為一類建筑材料的性能和在生產生活中的應用。

丙烯酸；環保；聚合反應

丙烯酸乳液是一類重要的涂料組分，廣泛應用在建筑、機械、造紙、汽車等領域。丙烯酸乳液具有成膜快，乳液透明度高，耐候性好等優點，除此之外，傳統的涂料含有有機溶劑，多數為有毒溶劑，對環境和人類健康危害較大，而環保型水性丙烯酸乳液由于是以丙烯酸酯類化合物單體作為連續介質，以水作為分散介質混合后得到均勻穩定的乳濁液，因此，丙烯酸乳液毒性較低或無毒，被認為是環保型涂料。

1 反應原理

根據酯化反應和聚合反應的原理，丙烯從石油中分離出來，氧化成丙烯酸，丙烯酸和醇發生反應得到酯，在乳化劑的作用下，丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類和其他烯類單體和水形成乳濁液。一般水的含量為50%左右，引發劑分解出的自由基引發丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類和其他烯類單體的自由基發生聚合反應，得到線性或網狀聚合物分子。

2 乳液制備的方法及分類

2.1 乳液的分類

按照產品成分的不同，丙烯酸乳液主要可以分為純丙烯酸乳液、苯乙烯改性丙烯酸乳液和有機硅改性丙烯酸乳液等。按照丙烯酸乳液聚合方法的不同可以分為核殼聚合，無皂乳液聚合，微孔乳液聚合，超乳液聚合，互穿網絡乳液聚合，輻照乳液聚合等。

線性結構的丙烯酸乳液聚合物對溫度比較敏感，溫度高時，乳液涂料軟化，黏度變大；低溫時，變脆，乳液涂膜容易斷裂，吸水率變大。采用殼核乳液聚合的方法并加入一種或多種功能單體可以制得交聯型丙烯酸聚合物乳液，聚合物分子具有網狀結構，力學強度高，柔韌性好，有較好的斷裂伸長率和拉伸強度，耐水性好，有較低的成膜溫度。

2.2 純丙烯酸乳液的制備

利用核殼聚合半連續法制備純丙烯酸乳液時，先分別制備核預乳液和殼預乳液，然后分別進行核聚合和殼聚合反應。

（1）核預乳液的制備。以丙烯酸丁酯為黏性單體，以甲基丙烯酸甲酯為內聚單體，以丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸為功能單體，以去離子水為溶劑，按照15∶6∶6∶1∶45的比例配制，再加入微量的辛基苯酚聚氧乙烯醚為乳化劑，在40℃的溫度下均勻攪拌，得到核預乳液。

（2）殼預乳液的制備。以丙烯酸丁酯為黏性單體，以甲基丙烯酸甲酯為內聚單體，以丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸為功能單體，以去離子水為溶劑，按照35∶14∶14∶4∶45的比例配制，再加入微量的辛基苯酚聚氧乙烯醚為乳化劑，在40℃的溫度下均勻攪拌，得到核殼乳液。

（3）核聚合。以十二烷基硫酸鈉和過硫酸鉀為陰離子型引發劑，將核預乳化液溫度保持在40℃，攪拌，升溫至80℃，加入少量引發劑。當乳液顏色變成微藍色，說明已經發生共聚反應，持續攪拌，使反應徹底，得到核乳化液

（4）殼聚合。以十二烷基硫酸鈉和過硫酸鉀為陰離子型引發劑，將引發劑溶解在去離子水中，保持上述步驟（3）條件不變的情況下，向核乳化劑中同步滴加核預乳化液和引發劑溶液，保持核乳化液無剩余，使所產生的共聚物結構比較一致，滴加完畢后，繼續保溫反應2h，反應結束后，溫度冷卻至室溫，加入氨水，調節pH值為7，得到丙烯酸乳液。

3 丙烯酸乳液的應用

自交聯型純丙烯酸乳液具有防水防銹的功能，加入水泥砂漿后成為聚合物水泥砂漿，具有優異的黏結、防滲、防水、防腐、抗裂、抗凍、抗氯離子滲透、耐沖磨、耐老化等性能，適用于鋼結構和鋼筋砼結構的防滲、防水、防腐護面和修補材料，丙烯酸乳液砂漿由于其具有防水、防滲、耐鹽、耐堿、耐油脂礦物油和低濃度酸的能力，丙乳砂漿與同灰砂和普通水泥砂漿相比，與老砂漿及鋼板的黏結強度提高4倍以上。

以丙烯酸乳液為成膜物，添加顏填料、防閃銹劑、分散劑、基材潤濕劑、消泡劑和增稠劑等助劑的高分子聚合物乳液可以作為建筑內外墻和屋面的彈性涂料使用。

以丙烯酸及苯乙烯為主要原料聚合制得的高分子苯丙乳液粒子細、粒徑分布窄，黏度適中，具有較好的鈣離子穩定性和稀釋穩定性，適合和水泥共同使用。機械穩定性及凍融穩定性號，且生產成本低，但苯丙乳液涂膜硬度和耐水性較差。

用種子乳液聚合法，在殼預乳液中加入有機硅，制得的有機硅改性丙烯酸乳液吸水率低，硅含量過高時聚合物交聯度增大，涂膜拉伸強度提高[2]，有良好的耐沾污性，可以作為墻彈性涂料，其墻體表面不易開裂，主要用于建筑物室內廚房和衛生間的防水涂料。

4 結語

丙烯酸乳液具有環保，相對較好的穩定性，制作工藝簡單等特點，可以作為一種優良的建筑類涂料。各種改性丙烯酸乳液進一步提高了純丙烯酸乳液的耐候性和耐水性等。隨著合成工藝的提升，配方的改進和生產規模變大，新型性能丙烯酸乳液將不斷產生。

[1] 金谷.表面活性劑化學[M].北京：中國科學技術出版社，2008.

[2] 馬紅霞，李耀倉，魏凡，等.丙烯酸酯乳液的合成及改性研究[J].中國膠粘劑，2012，21（6）：14-18.

Synthesis and Application of Environmentally Friendly Waterborne Acrylic Emulsion

Zou Jia-min

This paper introduces the reaction principle and composition of acrylic emulsion，discusses the synthetic method of acrylic emulsion，and introduces the properties and application of waterborne acrylic acid as a kind of building material.

acrylic acid；environmental protection；polymerization

TQ637

B

1003-6490（2017）01-0034-01

2017-01-08

鄒家民（1983—），男，海南海口人，工程師，主要從事石油化工生產技術及信息化管理工作。