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·396· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

粒径呈现出先减小后增大的趋势。这是因为随着 AA 表 1 HDI 用量对乳液性能的影响
的增加，体系中的—COOH 基团增多，从而接入到 Table 1 The effect of content of HDI on emulsion properties
NC 分子链上的亲水基团增多，乳液的水分散性增 HDI/g 贮存稳定性 d n/nm PDI 乳液外观
强，乳液粒径减小，但随着 AA 的继续增加，体系中 3.36 分层 136.3 0.175 浅褐色
的 AA 浓度增大，因为 AA 反应活性较高并且自身聚 4.21 分层 110.4 0.129 黄色
合速度非常快，所以体系中一部分 AA 自身聚合，只 5.05 稳定乳液 52.0 0.021 浅黄色
有少部分的 AA 剩余，从而有效接枝到 NC 分子链上 5.89 微分层 68.6 0.057 浅黄色
的—COOH 亲水基团减少，所以乳液水分散性变差， 6.73 分层 93.2 0.069 黄色
[7]
粒径增大 。由图中可知，PWNC 乳液的最小粒径为
52 nm，PDI 为 0.021〔n(AA)∶n(HEPA)=3∶1〕。 由表 1 可知，随着 HDI 用量的改变，乳液的各
2.2 AIBN 用量对涂膜力学性能的影响 种性能不断变化，这是由于当 HDI 质量从 3.36 g 增
引发剂用量对聚合反应速率、是否反应完全以 加到 5.05 g 时，体系中—NCO 增多，丙烯酸与丙烯
及产物分子量的影响至关重要，因此，它对乳液稳 酸羟丙酯共聚物与—NCO 反应的概率加大，接枝上
[7]
定性以及所成薄膜的性能有很大影响 。以 1.2 节为 去的亲水基团（—COOH）增多，故乳液的储存稳
基础合成配方，只改变 AIBN 占共聚产物（即 AA 定性提高，粒径变小；当 HDI 质量大于 5.05 g 时，
与 HEPA）的质量分数，考察其对乳液及涂膜性能 乳液中预聚后剩余的—NCO 基团越来越多，在后续
加水乳化时会与水反应，生成脲键，而脲键是疏水
的影响，结果如图 2 所示。
性基团，所以生成的乳液粒径增大，贮存稳定性逐
渐变差。所以，HDI 最适宜的质量为 5.05 g。
2.4 单体聚合温度对乳液涂膜性能的影响
不同聚合温度对乳液粒径及涂膜水接触角的影
响见图 3。

图 2 AIBN 质量分数对胶膜力学性能的影响
Fig. 2 Effect of mass fraction of AIBN on the mechanical
properties of PWNC films

如图 2 所示，当 AIBN 的质量分数为 0.2%时，

乳液的粒径最大，这是因为体系中引发剂过少，所 图 3 聚合温度对 PWNC 乳液粒径和涂膜水接触角的影响
以自由基较少，只有少量单体发生了聚合反应，导 Fig. 3 Effect of polymeric temperature on the particle size
致整个反应的转化率低，所以粒径最大；AIBN 的 of PWNC emulsion and water contact angle of
films
质量分数在 0.2%~0.8%之间时，涂膜的拉伸强度逐
渐增大，这是因为随着 AIBN 用量增多，体系中的 由图 3 可知，随着聚合温度升高，乳液的粒径
自由基增多，整个反应的转化率变大，胶乳的粒径 先减小后增大，并且涂膜接触角呈现先升高后降低
较小，乳液稳定，所以薄膜的力学性能增强。当 AIBN 的趋势。这是因为随着反应温度升高，单体自由基
质量分数大于 0.8%时，体系中的引发剂过量，造成 生成速率加快，体系中自由基浓度增大，由自由基
自由基增长速率过快，体系中瞬间胶粒过于集中， 引发的聚合反应速率加快，得到的亲水性预聚体上，
[7]
易产生凝胶 ，所以乳液粒径增大，涂膜力学性能 亲水基团增多，乳液能更好地分散在水中，所以乳
变差。综合考虑，本实验最适宜的 AIBN 质量分数 液的粒径减小。但当聚合温度高于 80 ℃后，体系中
为 0.8%。 自由基浓度过大，易发生凝胶及丙烯酸自聚现象，导
2.3 HDI 用量对乳液涂膜性能的影响 致乳液粒径增大，成膜性能变差，涂膜接触角降低。
以 1.2 节为基本配方，按表 1 所示只改变 HDI 所以，本实验单体聚合温度控制在 80 ℃较为合适。
的用量，所得乳液的性能如表 1 所示。 综上，PWNC 乳液最佳合成条件如表 2 所示。