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476-叔-醋-丙乳液粘度影响因素的研究与在线粘度计(黏度-种子乳液聚合)


2008年11月第17卷第1 1期
V01.17 No.11.Nov.2008

中国胶粘劓
CHINA A DHESIVES 一13一

叔一醋一丙乳液粘度影响因素的研究
张太龙,丁盛,傅雁
(苏州弗克科技新型建材有限公司,江苏苏州2J5008)

摘要:采用种子乳液聚合法制备叔

一醋一丙(VeoVa/VAc/BA)共聚乳液,考察了保护胶体种类和用量、乳 化剂用量、聚合温度和搅拌速率对该共聚乳液粘度的影响。研究结果表明,保护胶体的醇解度和乳化剂用

量对乳液粘度的影响最为明显;使用低醇解度的聚乙烯醇(PVAl788),当似PVAl788)=10%时,乳液粘度最
大;当w(乳化剂)>3%时,乳液粘度下降不明显。 关键词:叔一醋一丙乳液;种子乳液聚合;粘度;影响因素 中图分类号:TQ433.433:TQ433.436 文献标识码:A

文章编号:1004—2849(2008)ll珈13_03

O前言
醋酸乙烯酯(VAc)与丙烯酸丁酯(BA)和叔碳 酸乙烯酯(VeoVa)的共聚物,具有耐水性强、柔韧 性好、透明度高和附着力强等特点,可广泛用于木 材、织物、包装和建筑等领域。乳液在具体应用中, 粘度是其流变性能的重要指标之一,粘度大小关系 到聚合物乳液的稳定性和加工性能。作为涂料,适 宜的粘度可以防止乳液在施工过程中产生流挂、流 失和流平性不好等现象;作为胶粘剂,粘度过低会 导致乳液流失过多、成膜物质减少且上胶最增加, 从而影响胶粘剂的粘接性能‘。I;另外,乳液粘度高可 以提高乳液在运输、贮存和应用过程中的稳定性。 因此,合成出适宜粘度的聚合物乳液具有重要的实 用价值。 乳液的粘度主要取决于乳液的外相粘度、乳液 粒径的大小及颗粒间的相互作用闭。本文从保护胶 体、乳化剂、搅拌速率和聚合温度等方面,对乳液粘 度的影响情况进行考察。

化工有限公司;碳酸氢钠,化学纯,天津市博迪化工 有限公司;十二烷基硫酸钠(SDS),化学纯,无锡市 精科化工有限公司;聚氧乙烯烷基芳基醚(OP一10), 化学纯,国药集团化学试剂有限公司。

1.2

VeoVaNAclBA共聚乳液的制备
在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度

计的四口烧瓶中,将适量的PVA溶于水中,升温至 80℃,并保持该温度直至PVA充分溶解后,加入部 分引发剂、乳化剂和pH缓冲剂的溶液;通人N:,升 温至76℃后,加入部分单体;待聚合反应结束后, 保持一定的温度,滴加混合单体,同时滴加引发剂,
3-5

h滴完,然后升温至85℃保温2 h,冷却至40℃ 反应温度可根据实验要求作相应调整。

出料。

1.3性能测定
1.3.1乳液粘度测定

1实验部分
1.1

使用NDJ一1型旋转式粘度计(上海天平仪器 厂)进行测定。 1.3.2稀释稳定性测定 按照GB
1l

实验原料 醋酸乙烯酯(VAc),聚合级,上海石化化工事业

175—1989标准进行测定。

部;叔碳酸乙烯酯(VeoVa),工业级,青岛宜氏化工 有限公司;丙烯酸丁酯(BA),工业级,上海九邦化工 有限公司;聚乙烯醇(PVA),-r业级(1799、1788),上 海石化化工事业部;过硫酸铵,工业级,无锡市精科
收稿H期:2008-{)6-03;修回日期:2008--07--09。

2结果与讨论
2.1

保护胶体PVA对乳液粘度的影响 VeoVa/VAc/BA共聚乳液由于存在着水溶性较

作者简介:张太龙(1981一),江苏徐州人,硕士,主要从事高分子材料方面的研究。E-mail:ztl65240021@126.com

万方数据  

——14——

中国胶粘剂

第17卷第1 I期

大的单体,故在乳液聚合过程中,该单体不仅可以在 胶束中进行聚合反应,而且还可以在水相中进行聚 合反应。因此,不可避免地会发生单体与PVA的接 枝聚合反应,而接枝聚合反应的多少与被接枝的聚 合物结构有关。有关研究表明131,VAc链节中甲基上 的氢比其叔碳原子上的氢更易发生接枝反应,两者 活性比为75:25。因此,含有VAc链节的部分醇解 PVA更易发生接枝聚合,而完全水解的PVA则难以 接枝。PVA接枝后会在亲水的主链旁生成憎水的 PVAc侧链,这些憎水的侧链在水溶液中会相互聚集 在一起形成物理交联点,使PVA分子形成一个网络, 从而提高了乳液的粘度。这种憎水侧链的PVA越多, 生成网络的交链点也越多,故乳液的粘度也就越高。 VeoVa/VAc/BA乳液的聚合是采用1788型 PVA和1799型PVA作为保护胶体的,保护胶体种 类与乳液粘度的关系如图l所示。由图l可知,使用 不同型号的PVA作保护胶体时,PVA的醇解度越
600 500

PVAl788用量的增加呈先增后降的趋势;当 w(PVAl788)=10%时,乳液粘度最大。

2.2乳化剂对乳液粘度的影响 有关文献表明141,在乳液聚合体系中,乳化剂的

作用体现在三个方面:①降低界面张力,使单体容易
分散成小液滴;②在单体液滴表面形成带电保护层,

阻止其凝聚,形成稳定的乳液;③胶束的增溶作用。
在VeoVa厂vAc/BA共聚乳液体系中,乳化剂作为重 要的组成部分,决定了胶束的数目和大小。乳化剂用 量越大,则形成胶束的数目越多、胶束成核的机率增 加、乳胶粒表面乳化剂的覆盖率高且总表面能降低, 从而导致乳液体系的粘度变小。乳化剂用量越小,最 终形成的乳胶粒的粒径越大、乳胶粒表面乳化剂的 覆盖率降低,从而导致乳液粘度升高或破乳现象的 发生。 本文采用阴离子型SDS和非离子型OP一10作 为复合乳化剂,复合乳化剂用量对乳液粘度的影响 如图3所示。由图3可知,乳液粘度随着复合乳化剂 用量的增加而降低,当埘(复合乳化剂)=3%时,乳液

o 400 山

粘度降至235 mPa?s;此时若继续增加复合乳化剂 的用量,则乳液粘度的变化不明显;当加(复合乳化 剂)=0.5%,体系的粘度增至850 mPa?s,稳定性测试 表明,此时乳液出现了凝聚现象。

曼300
魁 掘200
100 O
100:O 50:50 0:100

n(PVAl799):n(PVAl788) 图1
Fig.1

保护胶体种类与乳液粘度的关系



Relation between colloid type and emulsion visc6sity




低,乳液的粘度就越大。因此,仅采用1788型PVA 作为保护胶体,则1788型PVA用量对乳液粘度 的影响如图2所示。由图2可知,乳液粘度随着

∑ 恻



图3乳化剂用量对乳液粘度的影响
Fig.3 Effect of emulsifier
content
ON

emulsion viscosity

2.3聚合温度对乳液粘度的影响 聚合反应过程中自由基向大分子链转移的速率 与温度的关系符合阿累尼乌斯公式,即反应温度越 高链转移反应速率越大。这是由于温度越高自由基 生成速率越快,外相中自由基浓度增大,导致自由基
图2
Fig.2

PVAl788用■对乳液粘度的影响
on

由外相向乳胶粒中的扩散速率增加,即成核速率增 加;因此,乳胶粒数目增多、粒径减小,乳胶粒总表面

Effect of PVA 1 788 content

emulsion viscosity

万方数据  

第17卷第ll期

张太龙等叔一醋一丙乳液粘度影响因素的研究

一15~

积增加,从而导致乳液粘度升高。同时,当温度升高 时,外相中链增长速率常数增大,聚合反应速率加 快,可生成更多的齐聚物链,从而也会导致成核速率 和粘度相应增大。表1列出了不同聚合温度时的乳



∑ 瑙

液粘度。由表l可知,随着温度的升高,VeoV洲Ac/
BA共聚乳液的粘度增大,但是,温度对乳液粘度的 影响不太明显。
表1
Tab.1



聚合温度对乳液粘度的影响

搅拌速率/(r?min。。) 图4搅拌速率对乳液粘度的影响
Fig.4 Effect of mix round speed
on

Effect of polymerization temperature oil emulsion viscosity

emulsion viscosity

多样性和可调性等特点。通过考察保护胶体、乳化 2.4搅拌速率对乳液粘度的影响 乳液聚合过程中搅拌速率是影响乳液粘度大小 的重要因素之一,适宜的搅拌速率可以使单体乳化较 好。搅拌速率越大,可以形成较多的乳胶粒,但同时也 会增加乳胶粒后期的合并风险,从而导致乳液不稳 定;搅拌速率过小时,乳液的粘度明显增大,导致单体 混合不均匀,出现”抱轴”、表面积液等现象。因此,在 乳液聚合过程中,搅拌速率的选择以可使液体充分混 合均匀为宜。图4为搅拌速率与乳液粘度的关系,由 图4可知,提高搅拌速率,乳液粘度会明显降低。
3 [1】耿耀宗.合成聚合物乳液制造与应用技术【M】.北京:轻工 业出版社.1999. 【2】WICKS


剂、反应温度和搅拌速率对乳液粘度的影响可知,不 同保护胶体的比例和用量、乳化剂的用量对乳液粘 度的影响最显著。 参考文献

W,JONES F N,PAPPAS S P.有机涂料科学与

技术[MI.经桴良,译.北京:化学工业出版社,2002. 【3】赵德仁,张慰盛.高聚物合成工艺学[MI.2版.北京:化学
工业出版社,1996.

结论
VeoVa/VAc/BA共聚乳液粘度的影响因素具有

【4】潘有才.高分子化学【M】.合肥:中国科学技术大学出版 社.2003:151—152.

Study

on

influence factor for VeoVa/VAc/BA emulsion viscosity
ZHA NG Tai-long,DING

Sheng,彤Yan

(Suzhou Fuclear New Pattern Building Materials Co.,Ltd.,Suzhou 215008,China)

Abstract:The VeoVa/VAc/BA copolymer emulsion w船prepared by seed emulsion polymerization method.

The influences of protective colloid type and contents,emulsifier contents,polymerization temperature and mix
round speed were reviewed
on

the

copolymer

emulsion viscosity.The research results showed that the influence of
contents were

alcoholysis degree of protective colloid and emulsifier

most marked

OH

emulsion viscosity.The emul?

sion viscosity Wfl8 maximal when polyvinyl alcohol(PVA 1
111888

788)with

lower alcoholysis degree was used and the
lllaSS

fraction of PVAl788 w鹊10%.but the decrease of emulsion viscosity wasn't marked when the

fraction

of emulsifter were more than 3%.

Keywords:VeoVa/VAc/BA emulsion;seed emulsion

polymerization;viscosity;influence

factor

万方数据  

叔-醋-丙乳液粘度影响因素的研究
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 张太龙, 丁盛, 傅雁, ZHANG Tai-long, DING Sheng, FU Yan 苏州弗克科技新型建材有限公司,江苏 苏州,215008 中国胶粘剂 CHINA ADHESIVES 2008,17(11)

参考文献(4条) 1.耿耀宗 合成聚合物乳液制造与应用技术 1999 2.WICKS Z W;JONES F N;PAPPAS S P;经桴良 有机涂料科学与技术 2002 3.赵德仁;张慰盛 高聚物合成工艺学 1996 4.潘有才 高分子化学 2003

本文读者也读过(10条) 1. 范圣强.曹瑞军.周心艳 可聚合乳化剂改性对弹性丙烯酸酯乳液粘度的影响[期刊论文]-材料科学与工程学报 2004,22(6) 2. 方允之.廖乐新.祁燕飞.黄德欢 叔丙外墙乳胶漆的研究[期刊论文]-上海涂料2005,43(10) 3. 倪克钒.单国荣.翁志学.NI Kefan.SHAN Guorong.WENG Zhixue 伴有水解缩合反应的种子乳液聚合动力学(Ⅱ) 参数求解和模型应用[期刊论文]-化工学报2007,58(5) 4. 李康 全球水性上光油产品荟萃[期刊论文]-中国印刷物资商情2006(10) 5. 陈佳山.孙绪军 外墙外胶漆用核壳型叔-醋-丙乳液的实验研究[期刊论文]-中国科技信息2009(23) 6. 李建.王瑾 VEOVA胶粉在薄抹灰外墙外保温系统中的应用[会议论文]-2006 7. 金旭华.毛小慧.JIN Xu-hua.MAO Xiao-hui 溶剂型复膜胶的改性研究[期刊论文]-中国胶粘剂2006,15(2) 8. 林先核 改性丙-叔共聚乳液在天然石漆生产中的应用[期刊论文]-涂料技术与文摘2004,25(4) 9. 王强.范雪荣.杨秀娟.Wang Qiang.Fan Xuerong.Yang Xiujuan 乳化剂对浆液粘度的影响分析[期刊论文]-棉纺 织技术2005,33(10) 10. 朱胜武.施文芳 光固涂层用阻燃磷酸酯的制备及其阻燃机理研究[会议论文]-2003

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