以苯乙烯(PS)和丙烯酸及其酯類做單體，用非離子和陰離子表面活性劑做混合乳化劑，環氧樹脂進行改性乳化聚合，制得樹脂乳液，由此乳液配制成水性防腐蝕涂料，涂料的各項性能良好。

1前言

近年來，隨著人們環保意識的日益增強，水性涂料已成為涂料發展的重要方向和研究熱點，歐美、日本等國家相繼開發了性能各異的水性涂料。丙烯酸樹脂具有很好的、耐紫外線性，及較好的耐酸、堿性等特點，其性能優良，用途廣泛。然而將丙烯酸樹脂涂料作為水性防腐蝕涂料開發出的品種較少，需要進一步更深入的開發研究。

丙烯酸樹脂若用其他樹脂或單體接枝共聚或互穿網絡聚合可以得到熱固性樹脂，本實驗是通過自由基引發劑引發丙烯酸與苯乙烯接枝共聚，同時將親水組分Epoxyresin和親水基-羧基引入樹脂，得到水性化改性型丙烯酸樹脂乳液，實驗還考察了改性型丙烯酸樹脂乳液的成膜性能，探討了有關顏填料、干燥溫度、乳化劑、單體配方組成、引發劑等因素對涂料性能的影響。

2實驗部分

2.1儀器與試劑

儀器：帶攪拌、滴液漏斗、冷凝管的常壓反應裝置，過濾、研磨設備，真空系統等。

藥品：環氧樹脂E-44(工業純，岳陽樹脂廠)，苯乙烯(化學純，廣州新港化工有限公司)，甲基丙烯酸甲酯(分析純，天津市大茂化學試劑廠)，丙烯酸，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丁酯(化學純，廣州新港化工有限公司)，引發劑BPO(工業級)，干性油(工業級)，順酐(工業級)，LAS(化學純，天津博迪化工有限公司)，OP-10(化學純，天津市大茂化學試劑廠)，填料、防銹顏料及助劑。

試劑處理：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯用稀堿洗滌，除去阻聚劑，重新蒸餾。

2.2聚合物的合成

2.2.1共聚接枝反應

將一定量(按配方)的乳化劑、水、苯乙烯、干性油、順酐和單體混合物加入到250mL四口燒瓶中，加入適當溶劑至全部溶解，然后加入規定量的引發劑BPO，將溫度升至650℃反應2~3h,得A溶液。

2.2.2改性

在250mL四口燒瓶中，加入乳化劑，水，A溶液、E-44攪拌升溫至650℃，加入引發劑，然后緩慢加入單體混合物，約30min滴加完，再反應30min，升溫至900℃，乳化30min得白色乳狀液B。

2.3涂料配制

將白色乳狀液B在高速分散機中加入分散劑，充分混合20~30min，最后加入各種防銹顏料，填料及助劑，研磨、過濾制得水性丙烯酸防腐蝕涂料。

2.4性能測試

性能測試結果見表1。

                                                   改性型丙烯酸樹脂防腐蝕涂料的研制

3結果與討論

 3.1共聚接枝改性原理

苯乙烯在引發劑和適當溫度條件下生成自由基，自由基與順酐、丙烯酸及其酯(單體)發生聚合反應，同時順酐也可與干性油中的不飽和鍵發生共軛加成，從而使共聚接枝物引入了親水性基團—羧基，正因為親水性羧基的存在，在后來環氧樹脂改性接枝中而變得容易。由于沒有酯基的存在，乳液可用堿中和，得到穩定的水性乳液。

3.2環氧樹脂的影響

環氧樹脂的品種和加入量直接影響涂料的附著力等物理性能，低分子量的環氧樹脂活性大，得到樹脂的透明度好，高分子量的環氧樹脂活性低，不易改性，但其耐磨性較優。環氧樹脂的用量要適中，加入量過少對聚苯乙烯(PS)和丙烯酸樹脂改性效果不夠，加入量過大，則可能在聚合反應后期出現乳液分層現象。從實驗結果來看，環氧樹脂的加入量為丙烯酸及其酯(單體)加入量的6%~18%。

3.3單體組成對涂層性能的影響

丙烯酸單體加入可以提高涂層的附著力、硬度和耐溶劑性，結構中還提供可與環氧基反應的官能團，但其加入量不宜過大，否則交聯密度增大，涂層變脆，一般加入量以單體總量的2%~4%為宜。苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯為硬單體，主要作為增強涂層的硬度和附著力，甲基丙烯酸丁酯為軟單體，可以改進涂層的柔韌性(沖擊力)，但軟單體用量過大，會使乳膠粒子的粒徑增大，變寬，成膜性能下降，成膜性能的下降必然會影響涂層的耐腐蝕性，實驗表明，軟硬單體的比例一般為1：2~3。具體配方組成見表2。

                                                       改性型丙烯酸樹脂防腐蝕涂料的研制

3.4乳化劑的選擇

反應物中互溶性不大，需要用適當的乳化劑進行乳化才能得到穩定的乳液，均勻的乳液加速聚合反應的進行，減少膠粒粒徑。乳化劑的用量不能過大，否則有可能發生乳化劑滲出涂層的現象，過少會影響乳化效果，因此選擇效果較好的乳化劑及其用量對于實驗的有很大的影響，實驗表明，選擇非離子和陰離子表面活性劑作混合乳化劑可達到很的乳化效果，一般地選擇LAS：OP-10為1：0.5。

3.5引發劑的影響

引發劑的用量與選擇對乳液聚合也有很大的影響，引發劑可以加快反應速度。環氧樹脂可溶于丙烯酸酯類的單體，而不溶于丙烯酸樹脂，所以當反應到一定程度時就會出現相分離的傾向，加快反應，相分離的可能性變小，引發劑還可能影響膠粒數及膠粒的粒徑，一般地引發劑用量大，膠粒的粒徑小，但若過量，反而加速凝聚現象的發生，使膠粒的粒徑增大，實驗中采用過氧化苯甲酰(BPO)作乳液聚合的引發劑，用量為單體量的0.3%~0.7%左右。

 4結語

(1)用苯乙烯與丙烯酸接枝共聚，可增大涂層的附著力，同時可提高涂層的耐沖擊性。苯乙烯可以利用回收的廢聚苯乙烯得到，從而達到降低成本，并能保護環境。

(2)順酐參與接枝共聚，增加了乳膠液的水溶性。

(3)環氧樹脂改性的丙烯酸樹脂不僅增強了其膠乳的水溶性，其所得的涂層的耐沖擊性，防腐性能，耐磨性都有大的提高。

       (4)具有附著力好，防腐性能優良，應用于金屬或混凝土的腐蝕防護。