Page 198 - 《精细化工》2020年第1期

·184· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

材之间形成致密的磷酸盐保护膜，使金属表面发生
钝化，阻止水分子及其他盐离子与金属接触形成腐
蚀电流，具有良好的防锈效果，同时提高了乳液的
乳化性和金属表面的附着力，使涂料的防锈性、稳
定性进一步加强 [18] 。不同 PM-2 用量对乳液性能的
影响如表 2 所示，PM-2 用量为 4%时乳液的 GPC 曲
线如图 4 所示。

表 2 PM-2 用量对乳液性能的影响
Table 2 Effect of PM-2 dosage on the emulsion properties
PM-2 用量/%

0 1 2 3 4 5
黏度/(mPa·s) 125.3 108.6 114.7 124.9 139.5 116.3
2+
Ca 稳定性 不通过 不通过 通过 通过 通过 不通过
凝聚率/% 6.70 4.14 3.11 2.48 1.93 7.89

图 2 PM-2 改性苯丙乳液的粒径分布图 固含量/% 42.45 41.74 44.86 44.19 44.92 42.35
Fig. 2 Particle size distribution of PM-2 modified 胶膜耐水时间/h 50 65 80 85 105 70
styrene-acrylic emulsions

图 3a、b 分别为不同放大倍数下 PM-2-SP 乳胶
粒的 TEM 图。可以看出，乳胶粒的外观呈现出规则
的球形结构，粒径集中分布在 100 nm 左右且分散均
匀。当加入磷钨酸对体系染色时，由于核层与壳层
电子云密度不同，在 TEM 下观测到的电子透过率不
同。壳层电子云密度较高，颜色较暗，而核层电子
云密度较低，颜色较亮，从而观测到了暗的部分为
壳，亮的部分为核的核壳结构 [17] 。制备“软核硬壳”

结构的苯丙防锈乳液，在壳层单体聚合中引入 PM-2
图 4 PM-2 含量为 4%聚合物分子量
磷酸酯功能单体，使磷酸酯分布在乳胶粒的外层， Fig. 4 Molecular weightand molecular weight distribution
有利于 PM-2 中的磷羟基与金属基材形成较强螯合 of polymer with 4% PM-2 content

作用，使其表面发生钝化，形成致密的保护膜，并
由表 2 可以看出，当 PM-2 用量为 4%时，乳
利用壳层聚合单体（St、MMA）的疏水性及电荷排
2+
液黏度为 139.5 mPa·s，Ca 稳定性通过，凝聚率
斥性，赋予树脂较强的防水性及硬度，使得树脂具
为 1.93%，体系固含量为 44.92%，胶膜耐水时间为
有更好的防锈效果。 105 h，相比其余 4 种用量测量结果更优。PM-2 用

量为 1%时，聚合物分子中亲水端数量远远小于疏水
端数量，当加入 4 mL 质量分数为 0.5%的 CaCl 2 溶
液时，乳液出现破乳现象，外观表现为轻微白色浑
2+
浊液，因此，Ca 稳定性不通过。当 PM-2 用量<4%
时，随着 PM-2 用量的增加，乳液凝聚率下降，Ca 2+
稳定性增加，这是因为：磷酸基作为一种具有较长
碳链的亲水性基团，也是一种阴离子型表面活性剂，
具有一定的乳化性能，在聚合过程中能增加粒子的

图 3 不同放大倍数下 PM-2 改性苯丙乳液的透射电镜图 空间阻碍，从而提高乳液性能 [19] 。但当 PM-2 用量
Fig. 3 TEM images of PM-2 modified styrene-acrylic >4%后，体系的凝聚率增大，Ca 稳定性降低，这
2+
emulsions
是因为：磷酸基团较多，体系的 pH 下降，破坏了
2.3 不同 PM-2 用量对乳液性能的影响 体系的酸碱平衡，使得聚合产生大量凝胶和细渣。
为了提高乳液和涂料的防腐蚀性能，应用 PM-2 由图 4 可以看出，当链转移剂用量为 1%、PM-2
功能性单体，其功能在于磷酸酯基团能够与金属基 用量为 4%时，聚合物乳液的数均分子量为 48547，