Page 226 - 《精细化工》2023年第9期

·2074· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

[1]
涂料不仅具有低毒、低污染等优点 ，而且价格低 体，采用半连续乳液聚合法制备了桐油酸改性含环
廉，受到人们越来越多的关注。但水性丙烯酸树脂 氧基团的聚丙烯酸酯乳液（简称改性聚丙烯酸酯乳
存在热粘冷脆、耐候性和耐腐蚀性差等缺点 [2-3] ，限 液），研究了不同 GMA 含量对乳液耐水、耐酸碱、
制了其在胶黏剂、涂料等领域的应用。为了解决这些 力学、耐热等性能的影响，为其在水性涂料领域的
[4]
问题，引入交联单体是较为常用的改性方法之一 。 应用提供了参考。
甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）具有双键和环
氧基团，其中双键能与丙烯酸酯单体进行聚合反应， 1 实验部分
环氧基团可与丙烯酸中的羧基进行反应，形成交联 1.1 试剂与仪器
结构，从而提高聚合物的耐水性、耐酸碱性等 [5-7] 。 甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、
引入 GMA 为交联单体改性丙烯酸酯乳液的报 烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）、十二烷基硫酸钠（SDS）、
[8]
道较多。张永兴等 以 GMA 为交联单体，合成了自 丙烯酸羟乙酯（HEA），均为 AR，上海麦克林生化
交联型苯丙乳液，并测试了其性能，在 0.3 MPa 下 科技股份有限公司；甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、
60 min 涂层不渗水，其拉伸强度达 1.43 MPa。GUO 过硫酸铵（APS），AR，上海阿拉丁生化科技股份有
[9]
等 采用均相溶液聚合法，以 GMA 为功能性单体， 限公司；桐油酸，工业级，安徽省瑞芬科技有限公司。
以 KH-550 为偶联剂，合成环氧改性丙烯酸酯乳液， Nano-ZS90 型纳米激光粒度仪，英国 Malvern
结果表明，与未改性树脂相比，加入 GMA 后，改 仪器公司；Nicolet iS50 型傅里叶变换红外光谱仪，
性树脂涂层的拉伸强度提高 78.65%，接触角从未改 美国 Nicolet 仪器公司；DSA30 型水接触角测量仪，
性树脂的 87.72°增加到 99.51°。 德国 Krüss 公司；Instron 5967 型万能实验机，美国
作为生物质资源的桐油具有耐热、附着力好等特 Instron 公司；QHQ 型铅笔硬度计，华国精密检测设
点，由其深加工得到的桐油酸是一种长链功能性单 备厂；KX-DB-501 型杜邦冲击测机，佛山南北潮电
体。利用桐油酸及衍生物改性丙烯酸树脂，可使聚丙 子商务有限公司；TGA 8000 型热重分析仪，美
烯酸酯乳液在涂料、胶黏剂等方面的应用更广 [10-11] 。 国 PerkinElmer 公司。
刘宏等 [12] 以过硫酸钾-亚硫酸钠为引发剂，桐油酸、 1.2 不同桐油酸含量的改性聚丙烯酸酯乳液制备
苯乙烯等为共聚单体，探究了不同桐油酸含量、反 以 MMA、BA、HEA 和 GMA 为丙烯酸酯单体，
应温度与时间对单体转化率的影响，得到最佳的工 分别添加占丙烯酸酯单体质量 0、1%、2%、3%、
艺条件为：m(桐油酸)∶m(苯乙烯)∶m(丙烯酸酯)= 4%、5%的桐油酸，制备改性丙烯酸酯乳液，具体配
1.2∶22.0∶20.0，反应时间 2 h，反应温度 85 ℃， 方如表 1 所示，合成路线如下所示。
在该条件下单体转化率为 98.3%。沈答等 [13] 利用桐
表 1 不同桐油酸含量的改性聚丙烯酸酯乳液的配方 ①
油酸对丙烯酸酯乳液进行改性，涂膜的硬度、附着
Table 1 Formula of modified polyacrylate emulsion with
力从不加桐油酸的 B 和 7 级提升到 5H 和 2 级，吸 different tung oleic acid content
①
水率由未添加桐油酸的 47.8%降低到 41.7%，耐水 复配
②
性仍不足。大多数文献报道 [14-15] 都是以 GMA 与丙 样品号 GMA/g 桐油酸/g APS /g 乳化剂 /g
③
烯酸作为功能性单体，但存在合成路线复杂，不利 A1 2.61 — 0.26 2.63
于环保等不足，不利于实际应用。为了更有效地提 A2 2.61 0.88 0.27 2.65
高聚丙烯酸酯的性能，在丙烯酸酯单体中加入 GMA A3 2.61 1.75 0.27 2.68
和桐油酸，利用桐油酸的羧基和 GMA 中的环氧基 A4 2.61 2.63 0.27 2.70
团进行开环反应，有望在 GMA 和桐油酸共同作用 A5 2.61 3.50 0.27 2.73
下，提高聚丙烯酸酯的交联度，增强胶膜的耐水性 A6 2.61 4.38 0.28 2.76
和耐溶剂性。 ①MMA 和 BA 均为 40.00 g，HEA 为 4.91 g；“—”代表
本文以丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯 未添加，下同；②APS 质量为丙烯酸酯单体（MMA、BA、HEA、
GMA）和桐油酸总质量的 0.3%，下同；APS 以水为溶剂配成质
（MMA）、丙烯酸羟乙酯（HEA）为主要单体，桐 量分数为 2.5%的 APS 水溶液后使用；③复配乳化剂为丙烯酸酯
油酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）为功能性单 单体和桐油酸总质量的 3%，下同。