1、乳液聚合基本原理2016-10-23作者RonaldLewarchik乳液聚合是由固特異輪胎橡膠公司在上世紀20年代發明的。乳液聚合過程產生乳膠粒子，這是一種聚合物的水分散體。主要使用乳液聚合物的水性涂料是全球范圍使用最大的涂料技術類型，占總涂料市場的百分之一，并預計會持續增長。在乳液聚合中，單體首先分散在水相中。引發劑的自由基在水相中產生并遷移進入和單體分子一起溶脹的皂基膠束中。隨著聚合反應的進行，更多的單體進入膠束使得聚合繼續進行。EinghifliidfiflgnonufrOFQplBC0j?-RjiurQ1,Tm.隔稈pCjTnc*rrtlrjrfhrMj,h禪増伸FJuiluLlfi

2、tIn111ttOr圖1：乳液聚合的機理【2】網阿刪PartifI#wlknwilhMcsriiMier在結束反應前，只要有一個自由基存在于膠束中，就有形成近似百萬甚至更高分子量的可能。不像溶劑型聚合物，乳液的粘度取決于含有分散粒子的介質（連續介質）。通過加入鏈轉移劑來控制分子量。得到的乳液粒子是一種水包油的乳狀液。單體在水相中。一個不太常用的乳化技術稱為反相乳液聚合過程，是將水溶性的單體分散在非水相。乳液聚合可以使用間歇工藝，半連續工藝或連續工藝。商業化乳液聚合物使用半連續或連續工藝甚過簡單的間歇工藝，這是因為在一個大的反應釜中乳液間歇工藝產生的熱量是不可控的。在半連續間歇工藝中，單體和引發

3、劑以可控的速率按比例加入可快速聚合。這種方法便于控制溫度，因為單體濃度較低，也可以說單體處在饑餓狀態下。種子乳液聚合反應的開始也使用這種方法。在連續工藝中，反應體系以一定速率在合適的反應釜內連續進出，這樣發生反應體系的總體積在任何時刻都是恒定的。細乳液是利用混合的乳化劑體系由強力的機械攪拌或均化方式使單體分散在水中而得到的。所用的混合乳化劑體系包括經典的乳化劑和與水不相溶的助表面活性劑，如長鏈脂肪醇或烷烴（如鯨蠟醇或鯨蠟烷）。最終的聚合物顆粒幾乎和初始單體液滴的大小相同。相比用常規手段制得的乳液，它們的粒徑分布更廣泛。【4表1.乳液聚合中原材料的選擇原料名稱舉例-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯

4、-苯乙烯-乙烯酯單體-甲基丙烯酸丙烯酸-丙烯酸羥乙酯-甲基丙烯酸羥乙酯-醋酸乙烯酯-過硫酸鈉、胺以及鉀引發劑-偶氮二異丁腈（AIBN）-叔丁基過氧化氫（TBHP）-陰離子和非離子型-陰離子型表面活性劑陰離子型月桂基磺酸鈉注意事項和說明-不與水反應的單體-進行自由基鏈聚合的單體-具有有限水溶性的單體-穩定粒子的低濃度羧基官能團單體-與交聯劑反應的羥基官能單體-單體相容性和聚合速率-必須是水溶性的氧化還原型引發劑（過硫酸鹽）-自由基型熱引發劑（如AIBN，TBHP）-有限水溶性-壬基酚聚氧乙烯醚的毒性問題其他成分-非離子型-壬基酚聚氧乙烯醚-水-緩沖液（如碳酸氫鈉）-去離子水通常用來減少變異性-調

5、節pH值的緩沖液-控制和穩定ph值-成膜助劑-幫助形成漆膜在微乳液聚合中，初始系統是由經典的乳化劑，例如月桂基磺酸鈉的幫助下在水中分散成10到100納米液滴的單體，助表面活性劑，如低分子量醇（戊醇或己醇）組成。微乳液是熱力學穩定的和光學透明的單相溶液。反應速率通常非?？?。微乳液聚合過程中產生乳液顆粒小于50納米。一般的微乳液粒子只含有一個平均分子量超過一百萬的聚合物分子。【3】表2各種水性樹脂的特性力樹脂類型主要特性乳液型粒徑為5納米10微米，不透明液體水可稀釋型減少水的結果導致粘度和固含量關系不規則-粒徑為120微米聚氨酯分散體（PUD）-與干膜Tg相關的更低的最低成膜溫度-更低的助溶劑需求

6、細乳液型微乳液型-粒徑為50-500納米-粒徑為10-100納米，清澈液體-減少阻斷核殼型（低Tg的殼和高Tg的核）-更低的助溶劑需求關于水性涂料的更多信息可以參考以下賽百庫專家文章:水性樹脂技術理論改善常溫固化乳膠漆的性能在水性涂料中使用分散&潤濕疏水性顏填料來預防顏料的溢色&浮花參考資料：Lewarchik,R.FundamentalsofWaterborneResinTechnology.2015Sept18.OverlandPark(KS):ULProspector;accessed2016Jun8. HYPERLINK /3069/pc-fundamentals-waterborne

7、-re /3069/pc-fundamentals-waterborne-resin-technology/Nanostructured,NonuniformandCore-ShellPolyurethaneDispersions.2005Oct1.Troy(MI):PCIMagazine;accessed2016Jun8. HYPERLINK /articles/83072-nanostructured-nonuniform-and-c /articles/83072-nanostructured-nonuniform-and-core-shell-polyurethane-dispersionsMicro-Emulsion.c2016Derby(UK):Enviroquest;accessed2016Jun8 HYPERLINK http:/www.enviroquestgpt http:/www.enviroquestgptcouk/