实验9醋酸乙烯乳胶漆制备.docVIP

实验9 醋酸乙烯乳胶漆的制备 一、实验目的 1、学习涂料的基本知识； 2、了解自由基型加聚反应的原理； 3、掌握聚醋酸乙烯乳液的合成原理，乳胶漆的制法和实验技术。 二、目标产物的性能与用途 聚醋酸乙烯（Polyvinyl Acetate，简称PVA）乳液别名白乳胶，乳白色粘稠浓厚液体。具有优良的粘接能力。醋酸乙烯乳胶漆是普遍使用的建筑内表面涂料，具有价廉、使用方便、耐水性好等优点。 三、实验原理 1、聚合原理 聚乙酸乙烯酯是由乙酸乙烯酯在光或过氧化物等引发剂作用下聚合而得。根据反应条件，如反应温度、引发剂浓度和溶剂的不同，可以得到分子量从几千到十几万的聚合物。聚合反应可按本体、溶液或乳液等方式进行，采用何种方法决定于产物的用途。如果作涂料或粘合剂，则采用乳液聚合法。 乳液聚合是将不溶于水或微溶于水的单体在强烈的机械搅拌作用及乳化剂的作用下与水形成乳状液，在水溶性引发剂作用下进行的聚合反应。 ? 乳液聚合与悬浮聚合相似，都是将油溶性单体分散在水中进行聚合反应，因而也具有导热容易、聚合反应温度易控制的优点，但与悬浮聚合有着显著的不同，在乳液聚合中，单体虽然同样是以单体液滴和单体胶束形式分散在水中的，但由于采用的是水溶性引发剂，因而聚合反应不是发生在单体液滴内，而是发生在增溶胶束内形成的乳胶粒内。 乳液聚合的反应机理不同于一般的自由基聚合，增加乳化剂浓度，即增加乳胶粒数，可以同时提高聚合速度和分子量。而在本体、溶液和悬浮聚合中，使聚合速率提高的一些因素，往往使分子量降低。所以乳液聚合具有粘度小、聚合速率快、分子量高的优点。乳液聚合在工业生产中的应用也非常广泛。 乳化剂的选择对稳定的乳液聚合十分重要，起到降低溶液表面张力，使单体容易分散成小液滴，并在乳胶粒表面形成保护层，防止乳胶粒凝聚。常见的乳化剂分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种，实验中还常采用两种乳化剂合并使用，其乳化效果和稳定性比单独便用一种好。本实验采用 聚乙烯醇和OP-10两种乳化剂。 市场上的“白乳胶”就是乳液聚合方法制备的聚醋酸乙烯酯乳液。聚醋酸乙烯酯（PVAc）胶乳漆具有水基漆的优点，粘度小，分子量较大，不用易燃的有机溶剂。作为粘合剂时 (俗称白乳胶) ，木材、织物和纸张均可使用。 乳液聚合通常在装备回流冷凝管的搅拌反应釜中进行（如图1所示）：加入乳化剂、引发剂水溶液和单体后，一边进行搅拌，一边加热便可制得乳液。乳液聚合温度一般控制在70～90℃之间，pH值在2～6之间。由于醋酸乙烯酯聚合反应放热较大，反应温度上升显著，一次投料法要想获得高浓度的稳定乳液比较困难，故一般采用分批加入引发剂或者单体的方法。醋酸乙烯酯乳液聚合机理与一般乳液聚合机理相似，但是由于醋酸乙烯酯在水中有较高的溶解度，而且容易水解，产生的乙酸会干扰聚合；同时，醋酸乙烯酯自由基十分活泼，链转移反应显著。因此，除了乳化剂，醋酸乙烯酯乳液生产中一般还加入聚乙烯醇来保护胶体。 醋酸乙烯酯也可以与其他单体共聚合制备性能更优异的聚合物乳液，如与氯乙烯单体共聚合可改善聚氯乙稀的可塑性或改良其溶解性；与丙烯酸共聚合可改善乳液的粘接性能和耐碱性。 乳液聚合所用的引发剂是水溶性的，如过硫酸盐。当溶液的pH值太低时，过硫酸盐引发的聚合速度太慢，因此乳液聚合要控制好pH值，使反应平稳，同时达到稳定乳胶液分散状态的目的。 2、复配原理 把乳胶进一步加工成涂料，必须使用颜料和助剂。基本的助剂有分散剂、增稠剂、防霉剂等。常用助剂及其功能简介如下： （1）分散剂和润湿剂 这类助剂能吸附在颜料粒子的表面，使水能充分润湿颜料粒子并向其内部空隙渗透，使颜料能研磨分散于水和乳胶中，分散了颜料微粒又使其不能聚集和絮凝。使用无机颜料时，常用六偏磷酸钠或多聚磷酸盐等作分散剂。 （2）增稠剂 能增加涂料的粘度，起到保护胶体和阻止颜料聚集、沉降的作用。还能改善乳胶漆的涂刷施工性能和涂膜的流平性。一般用水溶性高分子化合物，如聚乙烯醇、纤维素衍生物、聚丙烯酸铵盐等。 （3）防霉剂 加有增稠剂的乳胶漆一般容易在潮湿环境中长霉，故需加入防霉剂。常用防霉剂有五氯酚钠、醋酸苯汞、三丁基氧化锡。三丁基氧化锡效果很好，但剧毒且价格昂贵。使用防霉剂均要注意防止中毒。 （4）增塑剂和成膜助剂 涂覆后的乳胶漆在溶剂挥发后，余下的分散粒子须经过接触合并，才能形成均匀的树脂膜。因此，树脂必须具有在低温下容易变形的性质。添加增塑剂可使树脂具有较易成膜的性质，并且使固化后的漆膜有较好的柔顺性。成膜助剂则是有适当挥发性的增塑剂。成膜助剂在树脂和水的两相中都有一定的溶解度，既有可增加树脂的流动性，又有降低水的挥发速度，有利于树脂逐渐形成漆膜的性质。常用的成膜助剂有乙二醇、己二醇、一缩乙二醇、乙二醇丁醚醋酸酯等。 （5）消泡剂