Page 157 - 《精细化工》2019年第11期
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第 11 期 成航航，等: 水性涂料用苯丙树脂的制备及胶膜性能 ·2305·
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面外弯曲吸收峰。苯丙树脂胶膜在 1642 cm 处的双 表 2 MAA 用量对乳液粒径的影响
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键伸缩振动吸收峰及 990 cm 处的双键面外弯曲振 Table 2 Effect of MAA dosage on the emulsion particle size
动吸收峰相比聚合单体的双键吸收峰消失，说明活 MAA 用量/% 平均粒径/nm 分散性系/PDI
6.0 187.01 0.124
性单体已经在聚合过程中完全反应。红外谱图分析
6.5 209.42 0.139
表明，HPMA 已经接在聚合物的分子链上，且聚合
7.0 259.65 0.149
物中没有（C==C）的吸收峰，表明聚合物分子结构
7.5 286.29 0.447
符合预期实验设计。
8.0 309.92 0.658
图 1 苯丙树酯胶膜的红外光谱图
Fig. 1 FTIR spectra of styrene resin film and monomers
图 3 不同 MAA 用量下乳液的粒径
Fig. 3 Particle size distribution of the emulsion under
different MAA dosage
从表 2、图 3 可以看出，随着 MAA 用量的增加，
乳液粒径及分散性系数呈现增大趋势。这是因为，
在聚合过程中引入 MAA 后，乳化时需要加入 pH 调
节剂控制乳液的 pH，乳胶粒子表面的羧基经碱中和
后形成大量的羧酸根，随着羧酸根的增加，与水形
图 2 苯丙树酯胶膜的核磁共振氢谱图 成的氢键亦会增加，将在乳胶粒表面形成一层水化
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Fig. 2 HNMR spectrum of styrene resin film 层，导致乳液粒径增大。当 MAA 用量<7.0%时，乳
图 2 中，δ0.91（a）为聚合物碳链末端甲基上 胶粒表面外露的羧基过少，乳液难以乳化；当 MAA
质子峰，δ1.28（b）和 δ1.60（d）为碳链中亚甲基 用量>7.0%时，亲水性单体用量较多，导致乳液粒径
上质子峰，δ2.02（e）为聚合物中羟基上氢吸收峰， 过大，分散性及耐水性变差 [15-16] 。故选择最佳 MAA
用量为 7.0%，此时，乳液的平均粒径为 259.65 nm，
δ3.48（h）为聚合物中与酯基相连的甲基氢的吸收
分散系数为 0.149，乳液分散性和体系稳定性均较
峰，δ7.21（y）为聚合物中苯环上氢的吸收峰，δ5~7
高。后续测试均在此用量下进行。
没有峰，表明聚合物中没有与双键相连的氢，证明
聚合物结构符合预期设计。
2.2 乳液粒径及微观形貌测定
聚合体系含有羧基单体并中和成盐是实现丙烯
酸类树脂水分散的必要条件，羧基单体用量越多
越有利于丙烯酸类树脂溶解于水，但羧基单体用
量过多，又会引起涂膜耐水性、耐碱性变差 [14] ，
故对 MAA 的用量进行了考察。MAA 用量对乳液
粒径的影响如表 2 所示，不同 MAA 用量下乳液
图 4 不同放大倍数下乳胶粒的 TEM 图
的粒径分布如图 3 所示，乳胶粒的 TEM 图如图 4
Fig. 4 TEM images of the latex particles at different
所示。 magnifications
