室温交联乳液涂料的研究

1 前言

高分子乳液以水作为分散介质，对环境无污染的特性，成为环境友好高分子材料的发展方向。但高分子乳液干燥后获得的高分子材料与溶剂基高分子材料比较，机械性能特别是耐水性能还有一定差距，提高高分子乳液的性能的最有效方法之一是使高分子交联。常温交联体系一般只能为双组分体系(2K)，双组分体系使用极为不方便，交联剂必须在施工时加入，操作难度大，各批次之间的质量难以一致，而且还有十分短暂的使用期。高温交联体系可以获得单组分包装(1K)，采用高温交联会使其应用领域受到很大限制，即使可以采用高温交联的应用领域，高温能耗也是一个必须考虑的经济因素。开发低温或常温1K 体系是高分子乳液发展方向，羰基-酰肼交联体系是目前最有发展前景的常温1K 体系之一。采用DAAM(双丙酮丙烯酰胺)作为功能性共聚单体在丙烯酸乳液分子中引入羰基，羰基可以在常温酸催化下与酰肼脱水缩合：

2 实验部分

2.1 DAAM 的研制

实验原料：丙酮，分析纯；浓硫酸，工业级；丙烯腈，分析纯；氯化钠，化学纯；氨水，工业级；氢氧化钠，化学纯；丙烯酸丁酯(BA)，分析纯；丙烯酸(AA) ，化学纯；苯乙烯(St)，工业聚合级；乳化剂OP-10，工业级；十二烷基硫酸钠，化学纯；过硫酸钾，化学纯；碳酸氢钠，分析纯；蒸馏水，自制；己二酰肼，日本东京化成原料公司提供。D A A M 是一种近几年来开发出来的乙烯基单体，其结构为：

根据有关报道，合成路线如下：

步骤：在500 mL 的三口瓶中，加入91 mL 丙酮、37 mL 丙烯氰，搅拌并滴加65 mL 浓硫酸，控制温度在40℃以下。滴加65 mL 浓硫酸，加完后在40~50℃的水浴中反应3 h后，降温到20℃以下。将反应混合物缓慢滴加到一定量的浓氨水,调整pH为7~8，过滤。取适量粗有机层产品加入蒸馏水萃取后减压蒸馏，收集温度122~130℃、压力为660 Pa的馏分，冷却后研细，得白色结晶产品，产率为45.4％。
2.2 乳液的制备

首先按配方量将部分单体(DAAM、BA、St、AA) 、引发剂、水(分散介质)、乳化剂等加入四颈瓶中，将剩余的单体及引发剂移至分液漏斗中。装好冷凝器、搅拌器及温度计。接通冷凝水，开动搅拌器，用水浴加热升温至76℃，保温至液体呈现蓝光，搅拌升温到86℃，缓慢滴加剩余的单体及部分引发剂溶液，2~3 h 滴完。最后补加剩余的引发剂溶液，加完后升温到 90℃，熟化1 h。再降温至30~40℃，加氨水调pH=8左右，出料得乳液，反应结束后将己二酰肼对应量加入。

3 测试部分

(1) 将所合成的乳液进行主要性能的测试。

(2) DAAM 的DSC 分析：PerkinElmer 热分析仪，膜重5~7 mg，升温速度10℃/min。

(3) 交联反应的测定(透射电镜照相)将1~2滴己二酰肼对应量加入的乳液加入10 mL 蒸馏水中，经磷钨酸染色涂于载网上，室温干燥后用TEM 观察并照相。

(4) 墙漆的配制：墙漆经研磨后在高速分散装置中按通用规程配制。

4 结果与讨论

4.1 乳液的主要性能(如下表)