摘要:通过苯乙烯St、丙烯酸丁酯BA、丙烯酸AA及双丙酮丙烯酰胺DAAM的乳液共聚合合成了含有活性酮基的聚丙烯酸酯乳液通过乳液与交联剂己二酸二酰肼的室温固化反应制备了系列涂层材料研究了官能团配比对涂层的凝胶含量、力学性能及耐水性能的影响。关键词:室温固化聚丙烯酸酯乳液官能团配比0引言涂料是一种以涂层形式应用于各种物体表面并起到装饰、保护和其他改良作用的材料。目前不同种类的涂层材料已广泛应用于生产与生活各个领域在国民经济发展中扮演着越来越重要的角色1。自20世纪60年代中期随着资源与能源危机的出现和人们环保意识与健康意识的不断增强水性涂料、高固体分涂料和粉末涂料备受关注2。室温固化型乳液涂料具有安全、使用方便、污染少等优点同时在施工过程中无须加热从而最大限度地节约了能源和资源通过室温下交联使涂料具有良好的耐水性、耐酸碱性、耐污性能及弹性和机械强度从而确立了室温固化乳液涂料的市场竞争优势3-5。在国外室温固化乳液涂料的研究方兴未艾其产品种类日益丰富应用范围日益广泛性能不断提高。室温固化乳液涂料的开发在我国尽管也逐步受到了人们的重视但投放市场的合格产品却不多见。开发室温交联固化并适合一般用途的乳液品种非常有必要6。本文以双丙酮丙烯酰胺DAAM为官能性单体采用乳液共聚合技术将活性酮基引入共聚合物链中利用酮基与酰肼基的反应制备出可在室温下固化的涂层材料。1实验部分1.1原料苯乙烯St、丙烯酸AA、丙烯酸丁酯BA:均为工业级直接使用双丙酮丙烯酰胺DAAM、己二酸二酰肼:金源东和化学试剂公司其他药品:均为化学品直接使用。1.2合成将装有搅拌器、回流冷凝装置的三口瓶中放入可控温水浴锅中加入占单体质量2的乳化剂十二烷基磺酸钠、占单体质量1的OP-10及适量的水然后向反应器中快速加入1/4的单体进行预乳化同时升温升温过程中加入大部分引发剂当体系稳定于7880℃时再开始缓慢滴加剩余单体。单体加完后保温11.5h再补充部分引发剂继续保温约1h反应结束。待体系冷却后加入氨水调节pH值为8.0乳液的固含量为40。1.3测试按照一定的官能团比将乳液与交联剂混合均匀充分搅拌后涂于一定尺寸的玻璃板及白铁片上。在室温下放置3d后完成固化反应采用国家标准GB/T6739—1996、GB/T1738—1979、GB/T1720—1979、GB/T1732—1993和GB/T1731—1993分别测定胶膜的铅笔硬度、吸水率、附着力、耐冲击性和柔韧性。漆膜凝胶含量的测定方法如下:将胶膜从基材上取下以苯为溶剂在索氏提取器中抽提24h交联度用剩余物质量占初始漆膜质量的百分数表示。2结果与讨论2.1固化剂对涂层性能的影响以DAAM为官能性单体采用乳液聚合工艺合成出St/BA/DAAM/AA四元共聚物通过乳液与交联剂己二酸二酰肼在室温下进行固化制备涂层材料加固化剂前后涂层的性能对比见表1。表1加固化剂前后涂层的性能对比聚丙烯酸酯乳液合成及室温固化涂层性能由表1结果可以看出在加固化剂前和加固化剂后漆膜的透明性、耐冲击性、柔韧性和附着力都非常优异。交联后漆膜的硬度提高、耐水性增强特别是交联度显著增加。2.2酰肼基与酮基官能团比例对涂层性能的影响改变双丙酮丙烯酰胺与交联剂的配比制备一系列涂层涂层的性能如表2所示。表2n酰肼基∶n酮基对涂层性能的影响聚丙烯酸酯乳液合成及室温固化涂层性能分析表2的结果可以看出当n酰肼基∶n酮基从01∶1时交联漆膜的透明性、附着力和耐冲击性等性能保持不变交联剂过量时漆膜透明性下降这是因为过量的交联剂无法与聚合物交联水分蒸发后从体系中析出从而影响了漆膜的透明性。随着交联剂用量的增加交联度相应提高而漆膜的硬度和耐水性均优于未加固化剂涂层。而当比值超过1∶1时这些性能基本不再变化。固定官能团比1∶1在室温下以不同时间干燥测定漆膜的交联度结果如表3所示。表3不同干燥时间下漆膜的交联度聚丙烯酸酯乳液合成及室温固化涂层性能从表3可以看出干燥初期交联反应的速度相当快7h后涂膜交联度已达到了82.1此后交联的程度虽不断提高但其提高速度逐渐变缓时间超过72h以后交联度基本上保持不变交联反应进行完全。故该体系室温下干燥时间应大于72h。2.3pH值对交联体系的影响由于交联反应是在酸催化的条件下进行的体系pH值的不同将对交联反应过程有很大的影响当向乳液中滴加冰醋酸时体系将立即出现白色凝胶。以冰醋酸和氨水分别将体系的pH值调为4.1、6.2和8.0。将不同pH值体系的涂膜于室温下干燥48h后测定其交联度分别为93.0、91.4和8910可见起始pH值较小时交联反应速率较快经48h干燥后漆膜已基本交联完全而起始pH值较高的体系要等待氨水挥发体系呈酸性后才可以进行交联反应因此48h交联反应仍未停止。活泼的羰基基团可在酸性条件下与酰肼基或胺基发生缩合反应。将含有活泼羰基的聚合物乳液用氨