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0 前 言
聚合物乳液承受外界因素对其破坏的能力称作聚合物乳液的稳定性，聚合物乳液的稳定性是乳胶涂料和乳液型胶黏剂等产品最重要的物理性质之一，是其制成品应用性能的基础。机械稳定性是指乳液在经受机械操作时的稳定性。因为在制备涂料过程中，要经泵送、搅拌及涂装时的喷涂等工序，所以乳液及其涂料要经受得住机械的操作。
通过试验检验，找出相关影响乳液机械稳定性的因素，并从中筛选对机械稳定性有提高的方法。
1 试验部分
1.1 试验原料
蒸馏水、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酰胺、丙烯酸、交联单体、阴离子乳化剂、反应型乳化剂、过硫酸铵、氨水，均为市售工业品。
1.2 试验器材
5 000 mL四口烧瓶、冷凝管、温度计、加热电饭煲、温控仪、蠕动泵、软管、不同容量烧杯若干。
1.3 聚合工艺
本次试验采用核壳与半连续预乳化滴加工艺相结合进行聚合。
1.3.1 核层预乳化液的制备
用适量的蒸馏水将部分反应型乳化剂和阴离子乳化剂溶解在1 000 mL的烧杯中，再用分散机进行搅拌，待所有乳化剂全部溶解完全后，依次加入适量的苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸、过硫酸铵分散10 min。
1.3.2 壳层预乳化液的制备
用适量的蒸馏水将剩下的反应型乳化剂以及部分阴离子乳化剂溶解在2 000 mL的烧杯中，用分散机进行搅拌，待所有乳化剂全部溶解完全后，依次加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、交联单体、过硫酸铵分散均匀。
1.3.3 釜底制备以及试验具体步骤
先用蒸馏水将剩下的阴离子型乳化剂溶解后，加入四口烧瓶中，同时配上冷凝管和温度计，边搅拌边升温至80 ℃。再用加入先溶解好的适量过硫酸铵水溶液来作为初引，在将适量核层预乳化液加入到四口烧瓶中，保温30 min后，在30～60 min内滴完剩下的核层预乳化液。再保温60 min后开始滴加壳层预乳化液，在2～3 h内滴完，保温1 h，降温至50 ℃以下用氨水调pH值=7.5，过滤出料。
1.4 试验研究路线的确定
1.4.1 苯丙乳液机械稳定性检验方法
乳液机械稳定性检测基础配方如表1所示。(1)先将10 g待测乳液置于分散缸中。(2)接着往分散缸中加入14 g水、5 g成膜助剂C-12。(3)将分散缸放置在分散机中，开动分散机，调转速至100～500 r/min，在该转速分散2～3 min，然后提高分散机转速到3 000r/min，加入90 g的80目大理石并同时开始计时。(4)观察分散所获得的体系，若体系没有胶化，则说明待测乳液的机械稳定性好；若体系胶化，则说明待测乳液的机械稳定性差，并记录其时间。
从表1可以看出，这是一个检验乳液机械稳定性相对较为基础的配方，本文也将在这个配方的基础上进行测试，表中对乳液影响较大的主要有成膜助剂、乳液以及砂子的级配。所以下面也将从这3个方面来对真石漆机械稳定性进行探究。选用乳液为市售苯丙乳液。
1.4.1.1 成膜助剂添加量对机械稳定性的影响
在保证配方其他比例不变的情况下，调节成膜助剂的量：5 g、4 g、3 g、2 g、1 g(见表2)，考察成膜助剂对继续稳定性的影响，试验结果如表3所示。
从表3看出，成膜助剂的添加量对乳液的机械稳定性影响较大。在保证其他条件不变的情况下，成膜助剂添加量从5 g降低至1 g，可以得出，乳液机械稳定性明显增高。
1.4.1.2 水添加量对机械稳定性的影响
水添加量对机械稳定性影响测试的参考配方见表4，测试结果见表5。
水在这个检测配方中主要起分散乳液的作用，太多则会造成乳液太稀，对机械稳定性检测有不利影响，会使检测结果增大。
1.4.1.3 砂子级配对机械稳定性的影响
砂子添加量对机械稳定性影响测试的参考配方见表6，测试结果见表7。
经过大量试验可以得出，砂子对机械稳定性影响较大，随着砂子的增多，对机械稳定性影响增大。因为砂子在分散中会对乳液起物理破坏作用，砂子数量越大，破坏越厉害。但砂子添加量到一定量时，因为砂子数量太大，乳液则没法完全润湿砂子。
综上所述，根据实际需要和综合其他影响因素，本文选用基础配方A作检测配方。
1.4.2 乳液配方设计
从前期试验的苯丙乳液配方中，考察不同因素对乳液机械稳定性的影响，采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯为主单体，再加入适量的亲水单体、交联单体。
1.5 乳液性能指标(见表8)
2 结果与讨论
2.1 乳化剂的用量及搭配
乳化剂是乳液体系的组分之一，在乳液中占有很重要的作用，对聚合反应的速度、乳液的粒径和聚合物的分子量都有很大的影响。阴离子型乳化剂带电，形成双电层，同时再加上一定程度的水化作用，让聚合物更加稳定，使聚合速率加大，得到粒径分布更窄、粒径更小的乳胶粒。由于真石漆需要较好的耐水性能，所以可以适当加一些反应型乳化剂以此来提高乳液的耐水效果。乳化剂用量对乳液稳定性的影响如表9所示。
由表9可以看出随着乳化剂的增加，乳液的机械稳定性也有所增加，但是黏度增大不利于生产，乳液涂膜的耐水性能在一定范围内随着乳化剂的增加有所提高，但是量过多会降低耐水性能。这是由当乳化剂量过低时乳液粒径较大，成膜不是很致密导致的；当乳化剂过多时，乳化剂的迁移会影响乳液涂膜的耐水效果，同时乳化剂过多，对机械稳定性提升作用也有限，从上可以确定乳化剂用量为0.9%较好，也可以控制成本。
2.2 合成工艺的研究
现有的合成工艺多种多样，在生产上常用的包括一步滴加以及核壳工艺，于是在保证配方总量及配比的前提下，通过两个改变聚合工艺的试验来考察其机械稳定性的影响，结果如表10所示。
由表10可知，采用一步滴加比核壳工艺对机械稳定性有帮助，并且从理论上来说采用硬核软壳工艺会导致乳化剂对单体包裹性下降，导致乳液稳定性下降。所以试验均采用一步滴加工艺。
2.3 功能单体
功能单体包括亲水单体、交联单体，本文也主要考虑这两大类。亲水单体的加入虽然会降低其耐水性，但是也有着较为突出的好处。为了提高乳液的机械稳定性可以加一些丙烯酰胺，并且也增加了钙离子的稳定性，见表11。
由表11可知，丙烯酰胺对机械稳定性有明显的帮助，但过多的丙烯酰胺对乳液的耐水白有明显的下降影响。
3 结 语
(1)通过检测配方的调整，发现改变成膜助剂的量对机械稳定性性能影响较大，且是随着成膜助剂的增加，机械稳定性性能变差。
(2)通过检测配方的调整，确定基本乳液机械稳定性检测配方：乳液10 g、水14 g、醇酯12 5 g、砂子90g。
(3)通过乳液配方调整，确定滴加工艺为一步滴加，其比核壳工艺更加有利于机械稳定性的提高。
(4)试验中，乳化剂用量对乳液的机械稳定性有较大的影响。通过试验可得，乳化剂用量为0.9%时，乳液机械稳定性较好。
(5)通过试验检验，确定提高丙烯酰胺的用量有利于提高乳液机械稳定性，但过多的丙烯酰胺，会对乳液耐水白有所减低。
