甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸甲酯乳液共聚开题报告

1. 研究目的与意义

乳液聚合技术起源于20世纪早期，30年代用于工业生产，目前乳液聚合法已应用于高分子科学和技术等重要领域中。在自由基聚合反应的四种实施方法中，乳液聚合与本体聚合、溶液聚合和悬浮聚合相比有其独特的优点；乳液聚合可以综合几种聚合物的优良性能，是获得性能互补的复合材料的有效途径之一，越来越引起学术界和工业界的重视。乳液涂料是水性涂料中最重要的一种，因对环境友好而逐渐代替溶剂涂料。目前应用最多的是甲基丙烯酸酯类共聚物、醋酸乙烯/甲基丙烯酸酯类共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸酯类共聚物乳液，其中，甲基丙烯酸酯类共聚物具有粘结力强、优越的弹性、耐水耐碱性、耐磨性、耐低温性、容易制备、性能优良、应用广泛且符合环保要求的聚合物乳液等优点。近年来，随着对环保及能源的重视，水性涂料已成为涂料发展的重要方向。丙烯酸酯类树脂具有耐候性好、硬度高、涂膜光亮、耐热油性佳、耐臭氧性好和抗紫外线强等优点；而以乳液聚合为基础制备的水乳型丙烯酸酯胶粘剂是以水为连续相的，具有成本低廉、安全无毒和环境友好等特点，已成为近几年对水性胶粘剂的研究热点。

2. 国内外研究现状分析

乳胶涂料大约出现于100年前，最早由人们在石灰乳液中加入乳化亚麻仁油进行改良而开始。到了上世纪30年代中期，以聚乙烯醇作为保护胶体的聚醋酸乙烯酯乳胶涂料开始在德国出现，其用量也因随后的世界战争而迅速增长。乙炔工业发展比较早的国家，也开始发展这种涂料，并主要将其用于建筑方面。在二战中，丁苯乳胶涂料在美国也开始使用，但因其耐候性不佳，主要用于室内装修。随后，聚醋酸乙烯酯乳胶涂料的用量在美国逐渐增长。但由于聚醋酸乙烯酯在作为涂料成膜物质时，必须添加增塑剂，而增塑剂具有易挥发、易迁移等缺点，1953年后，以醋酸乙烯酯与顺、反丁烯二酸二丁酯共聚物乳胶涂料为代表的醋酸乙烯酯共聚物乳胶涂料开始得到了发展。与此同时，纯聚丙烯酸酯乳液在工业比较发达的美国和欧洲开始销售，其最早的商品为罗门哈斯公司的RhpolexAc33，但是由于其价格昂贵，当时该类乳胶涂料产量不大。到了60年代，醋酸乙烯酯-乙烯、醋酸乙烯酯-高级昂贵，当时该类乳胶涂料产量不大。到了60年代，醋酸乙烯酯-乙烯、醋酸乙烯酯-高级脂肪酸乙烯等共聚物有所发展，这类乳胶涂料的产量也有所增加。70年代后，因环境保护法的实施，限制了有机溶剂及有害物质的排放，以水为分散介质的乳胶涂料作为替代以往溶剂型涂料的最佳产品在一些先进国家开始得到了快速发展。最近二十年，随着乳液聚合技术的进一步发展，各种高性能且多功能化的乳胶涂料产品如雨后春笋般出现，乳胶涂料也以其惊人的速度逐步占领世界各国的涂料市场。

近几年，我国建筑涂料品种逐渐趋于齐全，产销量也已跃居世界前列，其中水性乳胶涂料更是得到了广泛的应用。我国市场上的内墙涂料基本都是乳胶涂料。目前，从乳液品种来看，我国内墙乳胶涂料主要有丙烯酸酯类乳胶涂料、醋酸乙烯酯类乳胶涂料、乙烯-醋酸乙烯酯类乳胶涂料以及叔醋类乳胶涂料；外墙乳胶涂料主要为易于合成的聚丙烯酸酯类乳胶涂料，其品种有：纯丙烯酸酯乳胶涂料、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物乳胶涂料、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液涂料以及最近发展起来的聚氨酯改性丙烯酸酯乳胶涂料、有机硅改性丙烯酸酯乳胶涂料、有机氟改性丙烯酸酯乳胶涂料。

3. 研究的基本内容与计划

以甲基丙烯酸甲酯(mma)为单体,选用了复合乳化剂体系(十二烷基苯磺酸钠sdbs和壬基酚聚氧乙烯醚op- 10)并讨论了该复合乳化剂体系的用量、配比及引发剂用量对聚合产物稳定性的影响,设计了一个测定乳液的zeta电位和机械稳定性、以及应用红外光谱法对产物进行表征的实验;

(1)乳化剂的制备:按实验设计的比例准确量取sdbs/op- 10的量,加入一定量的蒸馏水,在电磁力搅拌器上搅拌约20～ 30min,混和均匀;

(2)将一定量蒸馏水加入三口烧瓶中,加入已制备好的乳化剂,搅拌,升温到80℃ ,5min后加入kps和种子单体mma,反应1h;

4. 研究创新点

本文采用乳液共聚工艺，通过改变乳化剂的用量、配比及引发剂用量，得到了一种具有良好综合性能的乳液，所得乳液具有高固含量，良好的持粘性、初粘性与稳定性并为进一步研制更好的乳液指明了方向。