乳液聚合是现代化学聚合常用的四种方法之一,是指水、单体、表面活性剂、聚合催化剂、生成的聚合物、保护胶体、阻聚剂、氧、成膜助剂、增塑剂,偶尔还有颜料、填料等混合在一起的相互作用的非均相体系中的非均相聚合。
乳液聚合共分为三个阶段:一是乳胶粒生成,二是乳胶粒长大,三是聚合反应完成。
阶段1:乳胶粒生成
水溶性引发剂加入体系中后,在反应温度解出自由基,自由基进入增溶胶束中聚合生成大分子链,这个时候形成的被单体溶胀的聚合物乳液胶体颗粒,便是乳胶粒。
阶段2:乳胶粒长大
聚合反应主要发生在乳胶粒中,随着聚合反应的进行,其内的单体被不断消耗,水相中的单体不断补充,增溶胶束周围的自由基不断增多,乳胶粒的体积随之变大。
阶段3:聚合反应完成
当单体珠滴、水相和聚合物颗粒中的单体都消耗完毕之后,聚合反应便终止了。
上述三个阶段便是乳液聚合反应的全过程,是水性乳液合成的重要方法之一。乳液是水性树脂产品中性能非常优异的产品,如好的防水、防潮、防腐性,耐酒精、耐化学品性,高光泽、硬度等等。产品众多,性能各有各的优点。
水性乳液制成的漆膜具有良好的耐候性,不易黄发,硬度高,光泽好等。近年来,随着水性乳液聚合技术的不断发展,多相聚合,核壳技术,自交联技术及高分子表面活性剂的应用,和核壳聚合等技术进一步改进和提高了水性乳液的性质,使得水性乳液的适应不同施工和使用条件的需要,用武之地不断的扩大。KDD科鼎功材2020年末推出一系列的水性乳液,物理性质好、低VOC符合社会环保发展需求。现在,水性乳液的应用已扩展到性能要求更高的工业用途领域。
实验
1.1主要试剂及仪器
● 聚乙二醇(PEG400、PEG600、PEG1000):工业级;
● 酸酐:甲基四氢苯酐(MTHPA)、甲基六氢苯酐(MHHPA)、邻苯二甲酸酐(PA),分析纯;
● 环氧树脂:E51、E44、E20,工业级;
● 四丁基溴化铵:分析纯;
● 三苯基膦:分析纯;
● 环氧固化剂:EP504,脂环胺型。
1.2实验原理
1.3自乳化水性环氧乳液的制备
在装有温度计、冷凝管的四口烧瓶中加入一定量的PEG和酸酐,在一定温度下反应一段时间(期间每隔0.5 h 测量体系的酸值),当体系酸值不再下降时,向上述反应产物中加入一定量的环氧树脂和催化剂,反应一段时间后,当体系酸值与理论值接近时,停止反应,即得改性水性环氧树脂。取一定质量的改性环氧树脂,缓慢滴加水制成一定固含量的水性环氧乳液。
磷酸锆是一类尺寸可控,具有固体酸催化效应的二维层状纳米材料, 能够好的分散在聚酯基材中,不会因分散不好对材料力学性能造成影响.其层间有大量的 Brφnsted 酸点和 Lewis 酸点,在高温燃烧时能催化酚醛树脂和聚酯交联成炭,形成“屏障”,阻隔可燃气体、氧气和热量的传输,从而进一步提高了材料的阻燃性能,又利于聚酯力学性能的增强。
所使用的水溶性酚醛树脂,与聚乳液有较好的相容性,克服了传统阻燃剂与基材相容性差而恶化材料力学性能的缺点。
展望
面对环保需求与时代变化,任何一种研发成果,很难成功包打天下。智慧创造,利用磷酸锆二维层状纳米材料进行更多功能化涂料的设计,邂逅涂料领域树一帜的您,好的将产品可靠性低或环保指标问题一扫而空,满足更多个性化需求。
为减少环境污染,水性涂料(以水为分散介质和稀释剂)代替涂料愈来愈受到人们的关注。水性聚酯乳液因环保、具有优异的耐候性能和力学性能,在建筑涂料、工业涂料和汽车涂料获得广泛的应用。然而,酯类聚合物具有易燃性,一旦发生火灾将会给人们的生命和财产造成巨大威胁。因此对其进行阻燃防火十分重要。
解决方法
通常,在酯乳液中添加一些传统阻燃剂来有效提高其阻燃性能,如:聚磷酸铵、、金属氢氧化物等。然而,此方法阻燃剂添加量大,与基材相容性差,恶化了酯乳液的力学性能。
市面上,水性树脂制造商对单体的选择是非常多的,不但可以变换其种类,又可变换相对比例和成分。水性涂料厂家在选择水性乳液时,不能只考虑“纯丙”或“苯丙”这些空洞概念词汇,应该以水性酯树脂及其配方的实际性能为衡量标准。