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本论文采用半连续聚合方法,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为主要反应单体,制备了一系列可用作水性油墨连接料的丙烯酸酯乳液。论文对聚合条件、软硬单体配比进行了选择,重点讨论了乳化体系、引发剂用量、功能单体和单体滴加方式等因素对乳液及其乳胶膜性能的影响,并确定了最优的聚合工艺及配方,为解决现有国产水墨普遍存在的稳定性、耐水性、光泽性差等问题提供了解决途径。
分别以丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)和衣康酸单丁酯(MBI)为功能单体,以烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)和十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,以过硫酸铵(APS)为引发剂,采用不同单体滴加方式(纯单体滴加、预乳化滴加),制备了固含量约为50%的丙烯酸酯乳液。系统表征了单体转化率,乳液的粒径大小及分布、乳胶粒形态、流变性能、ζ电位、各种稳定性(聚合、稀释、离心、冻融以及化学稳定性)和表面张力,乳胶膜的耐水性、耐酸性、耐碱性、耐乙醇性和热稳定性。
结果表明:软硬单体比例BA/MMA为53.0/45.0(w/w)时,乳液在室温下的成膜性能较好,软硬适中。与SDS相比,DNS-86所制备的乳液及其乳胶膜的综合性能较好;在乳化剂的用量为1.5%~2.5%时,使用DNS-86进行聚合可以提高单体转化率,改善乳液的流动性;降低乳液的ζ电位,改善乳液的稳定性和乳胶膜的耐水性;提高乳胶膜的耐酸性、耐乙醇性和热稳定性;其最佳用量为2.0%时综合性能最好。随APS的用量增加,单体的转化率先增大后减小,乳液的粒径先减小后增大;黏度逐渐增大,乳胶膜的耐水性和耐酸性逐渐变差;ζ电位、乳液的稳定性及乳胶膜的耐碱性和耐乙醇性的变化情况比较复杂;其最佳用量为0.4%时综合性能最好。功能单体的种类和用量对单体转化率、乳液的ζ电位和冻融稳定性、乳胶膜的耐水性、耐碱性及热稳定性均有一定影响;AA、MAA和MBI的最佳用量分别为2.0%、2.0%和3.0%,且在所考察用量范围内,AA的综合性能最好。与预乳化滴加方式相比,纯单体滴加方式所制得乳液的总体稳定性、乳胶膜的耐水性、耐酸性、耐碱性和耐乙醇性较好。
确定最优条件为:纯单体滴加工艺;软硬单体比例BA/MMA为53.0/45.0(w/w);以DNS-86为乳化剂且用量为2.0%;以APS为引发剂且用量为0.4%;功能单体选用AA且用量为2.0%。
所制备的丙烯酸酯乳液具有良好的稳定性、适用性和成膜性,乳胶膜的综合性能好,已达到国产商业化水墨乳液的水平,在耐水性、耐酸碱性方面甚至超过了国产水墨乳液;可应用于制备水性油墨,有望解决现有水墨的稳定性、耐水性和光泽性差等问题。