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

1前言

近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，水性涂料已成為涂料發(fā)展的重要方向和研究熱點(diǎn)，歐美、日本等國(guó)家相繼開(kāi)發(fā)了性能各異的水性涂料。丙烯酸樹(shù)脂具有很好的、耐紫外線性，及較好的耐酸、堿性等特點(diǎn)，其性能優(yōu)良，用途廣泛。然而將丙烯酸樹(shù)脂涂料作為水性防腐蝕涂料開(kāi)發(fā)出的品種較少，需要進(jìn)一步更深入的開(kāi)發(fā)研究。

丙烯酸樹(shù)脂若用其他樹(shù)脂或單體接枝共聚或互穿網(wǎng)絡(luò)聚合可以得到熱固性樹(shù)脂，本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)自由基引發(fā)劑引發(fā)丙烯酸與苯乙烯接枝共聚，同時(shí)將親水組分Epoxyresin和親水基-羧基引入樹(shù)脂，得到水性化改性型丙烯酸樹(shù)脂乳液，實(shí)驗(yàn)還考察了改性型丙烯酸樹(shù)脂乳液的成膜性能，探討了有關(guān)顏填料、干燥溫度、乳化劑、單體配方組成、引發(fā)劑等因素對(duì)涂料性能的影響。

2實(shí)驗(yàn)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(yīng)裝置，過(guò)濾、研磨設(shè)備，真空系統(tǒng)等。

藥品：環(huán)氧樹(shù)脂E-44(工業(yè)純，岳陽(yáng)樹(shù)脂廠)，苯乙烯(化學(xué)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(xué)試劑廠)，丙烯酸，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸丁酯(化學(xué)純，廣州新港化工有限公司)，引發(fā)劑BPO(工業(yè)級(jí))，干性油(工業(yè)級(jí))，順酐(工業(yè)級(jí))，LAS(化學(xué)純，天津博迪化工有限公司)，OP-10(化學(xué)純，天津市大茂化學(xué)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(yīng)

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(dāng)溶劑至全部溶解，然后加入規(guī)定量的引發(fā)劑BPO，將溫度升至650℃反應(yīng)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(fā)劑，然后緩慢加入單體混合物，約30min滴加完，再反應(yīng)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(jī)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(guò)濾制得水性丙烯酸防腐蝕涂料。

2.4性能測(cè)試

性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

                                                   改性型丙烯酸樹(shù)脂防腐蝕涂料的研制

3結(jié)果與討論

 3.1共聚接枝改性原理

苯乙烯在引發(fā)劑和適當(dāng)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(fā)生聚合反應(yīng)，同時(shí)順酐也可與干性油中的不飽和鍵發(fā)生共軛加成，從而使共聚接枝物引入了親水性基團(tuán)—羧基，正因?yàn)橛H水性羧基的存在，在后來(lái)環(huán)氧樹(shù)脂改性接枝中而變得容易。由于沒(méi)有酯基的存在，乳液可用堿中和，得到穩(wěn)定的水性乳液。

3.2環(huán)氧樹(shù)脂的影響

環(huán)氧樹(shù)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(huán)氧樹(shù)脂活性大，得到樹(shù)脂的透明度好，高分子量的環(huán)氧樹(shù)脂活性低，不易改性，但其耐磨性較優(yōu)。環(huán)氧樹(shù)脂的用量要適中，加入量過(guò)少對(duì)聚苯乙烯(PS)和丙烯酸樹(shù)脂改性效果不夠，加入量過(guò)大，則可能在聚合反應(yīng)后期出現(xiàn)乳液分層現(xiàn)象。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，環(huán)氧樹(shù)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(duì)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(jié)構(gòu)中還提供可與環(huán)氧基反應(yīng)的官能團(tuán)，但其加入量不宜過(guò)大，否則交聯(lián)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(qiáng)涂層的硬度和附著力，甲基丙烯酸丁酯為軟單體，可以改進(jìn)涂層的柔韌性(沖擊力)，但軟單體用量過(guò)大，會(huì)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(huì)影響涂層的耐腐蝕性，實(shí)驗(yàn)表明，軟硬單體的比例一般為1：2~3。具體配方組成見(jiàn)表2。

                                                       改性型丙烯酸樹(shù)脂防腐蝕涂料的研制

3.4乳化劑的選擇

反應(yīng)物中互溶性不大，需要用適當(dāng)?shù)娜榛瘎┻M(jìn)行乳化才能得到穩(wěn)定的乳液，均勻的乳液加速聚合反應(yīng)的進(jìn)行，減少膠粒粒徑。乳化劑的用量不能過(guò)大，否則有可能發(fā)生乳化劑滲出涂層的現(xiàn)象，過(guò)少會(huì)影響乳化效果，因此選擇效果較好的乳化劑及其用量對(duì)于實(shí)驗(yàn)的有很大的影響，實(shí)驗(yàn)表明，選擇非離子和陰離子表面活性劑作混合乳化劑可達(dá)到很的乳化效果，一般地選擇LAS：OP-10為1：0.5。

3.5引發(fā)劑的影響

引發(fā)劑的用量與選擇對(duì)乳液聚合也有很大的影響，引發(fā)劑可以加快反應(yīng)速度。環(huán)氧樹(shù)脂可溶于丙烯酸酯類(lèi)的單體，而不溶于丙烯酸樹(shù)脂，所以當(dāng)反應(yīng)到一定程度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)相分離的傾向，加快反應(yīng)，相分離的可能性變小，引發(fā)劑還可能影響膠粒數(shù)及膠粒的粒徑，一般地引發(fā)劑用量大，膠粒的粒徑小，但若過(guò)量，反而加速凝聚現(xiàn)象的發(fā)生，使膠粒的粒徑增大，實(shí)驗(yàn)中采用過(guò)氧化苯甲酰(BPO)作乳液聚合的引發(fā)劑，用量為單體量的0.3%~0.7%左右。

 4結(jié)語(yǔ)

(1)用苯乙烯與丙烯酸接枝共聚，可增大涂層的附著力，同時(shí)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(dá)到降低成本，并能保護(hù)環(huán)境。

(2)順酐參與接枝共聚，增加了乳膠液的水溶性。

(3)環(huán)氧樹(shù)脂改性的丙烯酸樹(shù)脂不僅增強(qiáng)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(yōu)良，應(yīng)用于金屬或混凝土的腐蝕防護(hù)。