反应性乳化剂具有许多优异特点,在众多科学领域内应用广泛。然而,国内对其研究相对较少。近年来,造纸行业迎来了众多商机,与此同时,也对造纸企业产品提出了更高的要求。在各种造纸助剂中,表面施胶剂对于改善纸张性能尤为重要。由于国内市场中的表面施胶剂还存在一些缺陷,因此本文针对于合成表面施胶剂的乳化剂种类、改性单体和聚合工艺三方面开展了一系列的工作。首先利用固体酸催化剂S2O82-/Zr O2-SiO2,以马来酸酐、十六醇和1,3-丙磺酸内酯为主要原料,合成了新型反应性乳化剂马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠(SMHP),核磁共振波谱表征了该反应性乳化剂的分子结构,通过乳化实验测试该新型反应性乳化剂SMHP、反应性乳化剂DNS-86和传统乳化剂SDS三者的乳化性能,通过表面张力实验测试SMHP的临界胶束浓度(CMC)。实验结果表明:固体酸催化剂S2O82-/ZrO2-SiO2的催化效率最高,产物杂质较少,最佳用量为0.6wt%。制备的SMHP能够有效地降低水的表面张力,其CMC值为0.2 g·L-1左右,其乳化能力优于SDS和DNS-86。将三种乳化剂分别应用到苯丙乳液聚合中,反应性乳化剂SMHP的最佳用量为4.5wt%,乳胶粒的粒径随SMHP含量的增加而降低。在相同乳化剂含量条件下,由SMHP制备的乳液具有较大的粒径,其离子稳定性与由DNS-86制备的乳液离子稳定性相近,远远高于由SDS制备的乳液离子稳定性。TGA测试表明乳化剂的种类对乳胶膜的热稳定性影响不大。将由SMHP制备的乳液与施胶淀粉混合后施胶,大大地提高了纸张的施胶度。接着探究了改性单体对苯丙乳液表面施胶剂性能的影响,将甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)引入苯丙乳液,选择DNS-86作为反应性乳化剂,通过半连续种子乳液聚合法,改变DNS-86和HFMA的用量制备出一系列仅壳相含氟的苯丙乳液。结果表明,DNS-86的最佳含量为单体的5.2wt%,氟化单体的最佳含量为单体的18wt%。随着氟化单体含量的增加,乳胶膜的吸水率逐渐降低,其水接触角相应地变大,乳胶膜的正面水接触角大于反面水接触角,但是乳液的单体转化率和粘度(稳定在40mPa·s左右)受氟化单体含量的影响不大。核磁共振光谱表明绝大部分苯乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸六氟丁酯单体已参与到共聚反应。TEM图片显示实验成功制备出具有明显核壳结构的乳胶粒子,并且两相相容性较好。TGA测试表明含氟乳胶膜比无氟乳胶膜具有更高的热稳定性。用该氟化苯丙乳液表面施胶剂与施胶淀粉混合后对原纸施胶,SEM图片显示氟化表面施胶剂在纸张表面形成一层连续的薄膜,成膜性较好,纸张施胶度可达65秒,显著提高了纸张的防水性。本文还初步讨论了聚合工艺对乳液性能的影响。采用半连续种子乳液聚合法,通过改变软硬单体的投料顺序成功制备出了一种新型反向核壳结构苯丙乳液。同时,在控制乳化剂总含量不变的条件下,改变反应性乳化剂DNS-86与非离子型乳化剂Triton X-100的质量比,研究乳化剂复配比例对乳液性能的影响。结果表明,反应性乳化剂DNS-86质量比的提高在一定程度上提高了乳液固含量、单体转化率和乳胶膜吸水率,两种乳化剂的最佳质量比为1:1。在乳化剂质量比相同的条件下,反向核壳结构的乳液具有较高的固含量和单体转化率。TEM图片表明以苯乙烯(St)为核相单体,丙烯酸丁酯(BA)为壳相单体,制备出具有传统核壳结构的苯丙乳液,以丙烯酸丁酯(BA)为核相单体,苯乙烯(St)为壳相单体,制备出具有海岛型反向核壳结构的苯丙乳液。与传统核壳结构乳胶膜相比,该新型反向核壳结构乳胶膜显示出更好的抗水性、成膜性和热稳定性,其乳胶膜较为光滑,拥有更低的吸水率。本文通过对乳化剂、改性单体和聚合工艺三方面的研究,制备出了一系列稳定性高、防水性好的高性能苯丙乳液表面施胶剂。固体酸催化剂S2O82-/Zr O2-SiO2的使用避免了工业生产中反应器的腐蚀问题,简化了工艺流程。合成的反应性乳化剂很好地解决了造纸表面施胶剂中乳化剂在成膜过程中发生解吸的问题,防止造成环境污染,同时提高了表面施胶剂的运输、储藏和电解质稳定性。改性单体的引入提高了表面施胶剂防水性能,对造纸行业生产高性能纸张的意义重大。聚合工艺的优化有利于企业在相同成本的条件下生产出更高性能的产品。