Page 205 - 《精细化工》2021年第1期

第 1 期 张 倩，等: 色粉纸用自交联丙烯酸树脂乳液的合成及性能 ·195·

20B 型号万能试验机（河北承德金建检测仪器有限 如表 1 所示，当 MAA 随壳层单体滴加时乳液
公司）设定拉伸速率为 100 mm/min，测试温度为 比较稳定，同时转化率较高，且不易产生絮凝。
25 ℃，取 5 个样对试样进行拉伸强度与断裂伸长率 MAA 作为一种功能单体，极性较大。在乳液聚
测试，结果取均值。 合中引入极性基团，可有效提高聚合物的自乳化能
1.17 SEM 测试 力，使得乳液分散更加均匀。壳层聚合物的侧链上
采用 S-3400N 型冷场发射扫描电子显微镜（日 引入极性基团，可以提高分子间力，提高树脂乳液
本 Hitachi 公司）进行 SEM 测试，将胶膜在液氮中 对砂石以及纸张的附着力。由于 MAA 具有两亲性，
冷冻 30 s 后立即拿出用镊子掰断，使用扫描电子显 既可以溶于水相又可以溶于油相，可以有效地抑制
微镜对其断裂面进行观察。 凝胶的产生，同时使得乳液的稳定性有所提高。但
将水性丙烯酸酯树脂乳液用于固砂剂制得色粉 MAA 量过大时，乳液黏度过大，转化率降低，同时
纸后，剪下一部分纸样进行喷金处理，在扫描电子 会影响乳胶膜的耐水性。这是由于 MAA 是亲水性
显微镜下观察砂膜表面微观结构。 单体，如果过量容易在水中自聚成核，产生絮凝 [20] 。
1.18 色粉纸物理性能测试 MAA 用量对乳液离心稳定性及胶膜吸水率的
采用 DLS-03 型抗张强度测试仪（济南三泉中 影响见图 1、2。如图 2a 所示，当 MAA 用量为 1%
石实验仪器有限公司），按 GB/T 12914—2018 [16] 对 时，乳液易沉淀分层，离心稳定性不通过。随着 MAA
色粉纸抗张强度及断裂伸长率进行测试。测试 5 组 用量的增加乳液逐渐稳定，所成胶膜的吸水率从
取均值，由式（5）计算抗张强度： MAA 用量为 1%时的 25.62%增加到 MAA 用量为 3%
F 时的 43.68%。经分析，确定 MAA 用量为 3%时乳
S  （5）
w i 液较稳定，胶膜耐水性较好。因此，选用在壳层 MAA
式中：S 为抗张强度，kN/m；F 为平均拉张力，N； 用量为 3%进行后续实验。
w i 为试样纸张宽度，15 mm。
采用 KRK2085-D 型层间结合力测试仪（日本
KRK 公司），按照 GB/T 26203—2010 [17] 测试样品层
间结合力。裁剪样品尺寸 25.4 mm25.4 mm，设定
测量范围 0~0.4 N·m，加压压力 40 kg，加压时间 90 s，
测试 5 组取均值。

2 结果与讨论

2.1 MAA 加入方式和加入量的确定

MAA 的加入顺序对乳液稳定性以及性能方面
有较大影响 [18-19] 。MAA 是一种重要的具有双官能团 图 1 MAA 用量对乳液离心稳定性及胶膜吸水率的影响
Fig. 1 Effects of MAA dosage on the centrifugal stability
的功能单体，在聚合反应中双键可以参加共聚，同 of emulsions and water absorption of latex films
时其中所含有羧基可以为反应提供交联点，使得聚
合物形成交联网状结构，增强聚合物的内聚力和黏
结性能。表 1 是 MAA 用量为 3%（以混合单体总质
量为基准，下同）且其他条件同 1.2 节的情况下，
只改变 MAA 加入方式时的比较。

表 1 MAA 滴加方式对乳液稳定性的影响 a—MAA 用量 1%；b—MAA 用量 2%；c—MAA 用量 3%
Table 1 Effect of MAA adding method on the stability of 图 2 离心稳定性图片
emulsion
Fig. 2 Centrifugal stability pictures
MAA 的加入方式
2.2 乳液性能测试
核聚合阶段 壳聚合阶段 核壳阶段分次
2.2.1 乳液胶粒形貌表征
乳液表观 泛黄，有渣状 泛蓝光，乳白 微蓝泛黄，有少
絮凝 色 量渣状絮凝 不同 GMA 用量下乳液粒径见图 3。如图 3 所示，
凝胶率/% 1.09 0.02 0.54 随着 GMA 用量的增加，乳液的粒径从 136.8 nm 逐
转化率/% 75.60 99.12 81.47 渐增大到 176.7 nm。首先，乳液中的—COOH 有很
储藏稳定性 有沉淀 稳定 有沉淀 强的亲水性，它有利于粒子在水中的分散从而减