Page 207 - 《精细化工》2021年第8期

第 8 期 郑绪敏，等: RAFT 聚合制备水性高颜料分散性油墨乳液 ·1701·

N,N-二甲基乙醇胺（4.875 g）中和。减压蒸馏除去 红外光谱图。
溶剂异丙醇，后加水（约 81 mL）溶解聚合物得高
分子乳化剂（固含量 35%）。
1.2.3 油墨乳液的制备
将高分子乳化剂（75.0 g）加入四口烧瓶中，氮
气排空 20 min 后升温。温度升至 75 ℃时快速滴加引
发剂过硫酸钾（0.06 g，溶解于适量的去离子水）和单
体丙烯酸羟乙酯（2.5 g）、甲基丙烯酸甲酯（2.5 g）、
甲基丙烯酸异丁酯（6.0 g）、甲基丙烯酸异冰片酯
（3.0 g）总质量的 5%，继续升温至 85 ℃时平行滴
加剩余单体和引发剂（0.18 g）2~4 h。后升温至 88 ℃

保温 1 h，制得水性油墨乳液（单体转化率>99.5%）（单 图 1 高分子乳化剂、AMPS、COPS-1 的 FTIR 谱图
体转化率/%=乳液固体质量/所用单体总质量×100）。 Fig. 1 FTIR spectra of polymer emulsifier, AMPS and
COPS-1
1.3 测试与表征
–1
FTIR：采用石油醚对高分子乳化剂进行沉淀提 AMPS 的 FTIR 谱图中，1667 cm 为酰胺基的
纯，使用红外光谱仪进行测试（涂膜法）。相对分子 C==O 伸缩振动峰；1613 cm 为 C==C 伸缩振动峰。
–1
–1
质量及其分布：采用凝胶色谱仪进行测定（四氢呋 高分子乳化剂的 FTIR 谱图中，3446 cm 为 O—H
喃作流动相，35 ℃）。粒径及电位：采用激光粒度 键的伸缩振动峰，证明 COPS-1 的成功引入，该峰
分析仪进行测定（分散介质为水，测定温度 25 ℃）。 较宽是 AMPS 中酰胺基团的 N—H 键导致；2946
乳液粒子形貌：采用透射电子显微镜进行测定（分 和 2873 cm –1 是—CH 2 —的对称和反对称伸缩振动
–1
散介质为水，质量分数 1‰）。玻璃化转变温度：采 峰，1724 cm 为聚合物酯基中 C==O 的伸缩振动峰，
–1
用差示扫描量热仪进行测定（升温速率 10 ℃/min）。 1454 cm 为亚甲基的弯曲振动峰，1160 cm 为 C—O
–1
–1
展色性：将乳液按指定配方（表 1）制备油墨进行 的伸缩振动峰，1080、1060 和 1035 cm 为 SO 3 的
2–
涂膜，采用色差仪测试指研区域与未指研区域色差。 对称伸缩振动峰。所以，证明 AMPS 和 COPS-1 成
颜料分散性：将乳液按指定配方（表 1）制备油墨， 功引入了高分子乳化剂。
吸取一定量置于流挂板上，将流挂板垂直放置，观 2.1.2 临界胶束浓度测定
察油墨流动状态。根据 EN ISO 2409—2013《色漆 高分子乳化剂不同浓度水溶液的表面张力见图 2。
和清漆-划格试验》测定涂膜对马口铁的附着力。根
据 EN ISO 6272-1—2002《色漆和清漆-快速变形（耐
冲击性）试验》测定涂膜的抗冲击强度。根据 EN ISO
15184—1998《色漆和清漆-铅笔法测定漆膜硬度》测
定铅笔硬度。根据 GB/T 1733—1993《漆膜耐水性测
定法》测定漆膜耐水性。

表 1 油墨配方
Table 1 Ink formulation
名称 称样量/g
乳液 26

分散剂 7 图 2 高分子乳化剂不同浓度水溶液的表面张力
消泡剂 0.1 Fig. 2 Surface tension of aqueous solutions with different
酒精 21 concentrations of polymer emulsifier
水 17
颜料 26 如图 2 所示，乳化剂不同浓度的溶液表面张力随
合计 97.1
着其浓度的增加而降低，在质量浓度小于 0.01 kg/L

2 结果与讨论 时，乳液的表面张力呈现出快速下降的状态。当乳
化剂质量浓度大于 0.01 kg/L 时，乳液的表面张力呈
2.1 高分子乳化剂性能表征 现出趋于稳定的状态。因此，可以得到结论：自制
2.1.1 FTIR 分析 的高分子乳化剂具有降低表面张力的作用，临界胶
图 1 为 AMPS、COPS-1 和自制高分子乳化剂的 束浓度为 0.01 kg/L。