乳化劑對環(huán)氧乳液穩(wěn)定性研究取得成果
時間:2005-08-31
在乳化環(huán)氧改性的丙烯酸系乳液室溫固化體系的研究中，科研人員取得了乳化劑對乳液體系穩(wěn)定性的影響的成果，為環(huán)氧樹脂改性研究開辟了又一個途徑。
常規(guī)乳液聚合中SDS吸附在乳膠粒表面，乳膠粒因其電離生成的負(fù)離子產(chǎn)生的靜電斥力而避免乳膠粒之間的聚并。眾所周知，離子型乳化劑的穩(wěn)定作用容易受體系中的其他離子的影響。反離子的存在會壓縮雙電層，使得℃電勢降低，從而影響離子型乳化劑的乳化效果。而非離子乳化劑OP-10是通過吸附在乳膠粒表面并形成水化層，使乳膠粒產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)而起到穩(wěn)定作用的。而將兩者配合使用并選擇恰當(dāng)?shù)谋壤梢允谷槟z粒同時在空間位阻和靜電斥力的保護(hù)下，達(dá)到最佳穩(wěn)定效果。
p-壬基苯酚聚氧化乙烯醚硫酸鈉(p-NPE)是一種兼具非離子型和離子型乳化劑特性的乳化劑，但它在乳液聚合中的作用并不簡單地等同于非離子型乳化劑和離子型乳化劑的復(fù)合，研究情況表明，當(dāng)其它條件相同時，與SDS/OP-10相比，p-NPE用量僅為單體總量的2.6％就可以制成穩(wěn)定的聚合物乳液。所以，使用p-NPE可以在保持同等穩(wěn)定性的前提下大大降低乳化劑的用量，這對提高乳液聚合物的性能是很有益的。
分析采用SDS/OP-10和p-NPE作乳化劑的試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生顯著差異的原因，據(jù)專家介紹，主要是：離子型乳化劑SDS的分子鏈中含有一個較長的C12烷基和一個較小的-SO42-，因?yàn)槭杷^大而親水基較小，所以，-SO42-基團(tuán)會被束縛在乳膠粒的表面；OP-10的親水基團(tuán)(-[CH2CH2O]n-)較長，所以O(shè)P-10吸附于乳膠粒表面時，其親水鏈會從乳膠粒表面伸展出去形成水化層；當(dāng)SDS/OP-10復(fù)合使用時，SDS的陰離子會被OP-10的水化層所掩蔽，其穩(wěn)定作用主要由OP-10提供；而p-NPE則不同，其疏水基為p-壬苯基，而親水基則是聚合度為20的聚氧化乙烯醚硫酸根負(fù)離子，當(dāng)p-NPE吸附于乳膠粒表面時，其余水鏈伸向水相，硫酸根負(fù)離子就象“風(fēng)箏”一樣遠(yuǎn)離乳膠粒，此時乳膠粒的穩(wěn)定作用由水化層和陰離子的靜電斥力同時提供，所以其穩(wěn)定性會更優(yōu)異。
UPA的用量對乳液聚合的穩(wěn)定性也有影響。隨著UPA用量的增大，聚合反應(yīng)穩(wěn)定性變差。UPA是一種水溶性單體，其用量增大，會導(dǎo)致聚合物鏈的水溶性增強(qiáng)，溶解于水相中的聚合物鏈會在乳膠粒之間起架橋作用，導(dǎo)致乳膠粒的聚并，破壞體系的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)UPA用量增至單體總量2.6％時，乳液體系變得不穩(wěn)定。所以在本研究中合成胺基乳液時，控制UPA的用量不超過單體總量的2.5％。
