3.2 乳化劑對(duì)乳液性能的影響

　　在乳液聚合中，乳化劑起著非常重要的作用，主要表現(xiàn)為聚合前分散增溶單體，形成較穩(wěn)定的單體乳化粒，提供單體聚合的場(chǎng)所；聚合后穩(wěn)定乳膠粒子使之不發(fā)生凝聚，形成具有一定固含量和粘度的穩(wěn)定聚合物乳液，并對(duì)單體在乳液中的聚合行為、乳膠粒子大小和分布、乳膠粒的性質(zhì)有很大的影響[5]。

　　3.2.1 乳化劑的選擇

　　本論文使用陰離子型乳化劑十二烷基硫酸鈉（SDS）和非離子乳化劑OP-10進(jìn)行復(fù)配。以使兩種乳化劑分子交替吸附在乳膠粒子表面上，就相當(dāng)于陰離子型乳化劑分子之間楔入非離子型乳化劑，這樣既拉大了乳膠粒子表面上乳化劑分子之間的距離，又由于非離子乳化劑的靜電屏蔽作用，大大降低了乳膠粒子的表面靜電張力，從而增大了乳化劑的吸附牢度，使乳膠粒子具有良好的電解質(zhì)穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。同時(shí)，兩種乳化劑復(fù)合使用，既使得乳膠粒之間存在很大的靜電斥力，又在乳膠粒表面上形成很大的水化層，二者雙重作用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，提高共聚物乳液的穩(wěn)定性[6]。

　　3.2.2乳化劑用量的影響

　　固定反應(yīng)時(shí)間2.5h，反應(yīng)溫度80℃，引發(fā)劑用量0.5%，陰/非離子乳化劑配比為1：2，考察乳化劑用量的影響規(guī)律。其用量分別為：1.0%、2.0%、2.5%、3.0%，4.0%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3所示。

　　圖2 乳化劑用量對(duì)凝聚率的影響

　　圖3 乳化劑用量對(duì)單體轉(zhuǎn)化率的影響

　　由圖2、圖3可見(jiàn)，隨著乳化劑用量的增加，呈現(xiàn)出凝聚率降低和單體轉(zhuǎn)化率升高的趨勢(shì)。因?yàn)殡S著乳化劑用量的增加，體系中的膠束數(shù)量增多，形成更多更小的乳膠粒，延長(zhǎng)了自由基的平均壽命，提供了更多的反應(yīng)場(chǎng)所，從而提高了反應(yīng)速率，減少了高危期的時(shí)間和降低了體系的自由能，進(jìn)而減少了凝聚物的生成，提高了體系的穩(wěn)定性。對(duì)于單體轉(zhuǎn)化率的影響，因?yàn)樵谙嗤�的反�?yīng)時(shí)間里，反應(yīng)速率高，單體轉(zhuǎn)化率也相應(yīng)提高[7]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乳化劑用量越多對(duì)體系的穩(wěn)定性和單體轉(zhuǎn)化率越有利，但過(guò)多的乳化劑也必將影響其產(chǎn)品質(zhì)量，聚合物的分子量、耐水性和剝離強(qiáng)度將有所下降，而太多會(huì)使乳液粒子大小不一，膠膜耐水性差，使用性能大為下降[8]。綜合考慮乳化劑用量對(duì)乳液各項(xiàng)性能的影響 ，選擇乳化劑用量為2.5%為宜，其轉(zhuǎn)化率達(dá)98.24%，凝膠較小，乳液穩(wěn)定。

　　3.3 聚合溫度及反應(yīng)時(shí)間對(duì)單體轉(zhuǎn)化率的影響固定乳化劑用量2.5%、引發(fā)劑用量0.5%，保持MMA/BA/EA/AA各用量不變，分別研究了不同聚合溫度下反應(yīng)時(shí)間與單體轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

　　圖4 不同聚合溫度下反應(yīng)時(shí)間-轉(zhuǎn)化率曲線

　　由圖4 可見(jiàn)，聚合溫度為75℃時(shí)，引發(fā)反應(yīng)較慢，第一個(gè)20min時(shí)單體轉(zhuǎn)化率為57%，而80℃與85℃均可達(dá)到70%以上。反應(yīng)溫度為80℃時(shí)，單體的反應(yīng)活性增大，引發(fā)劑分解的速率加快，有利于加速聚合反應(yīng)速度，在反應(yīng)到100min左右時(shí)轉(zhuǎn)化率就差不多能到達(dá)98%。而85℃聚合時(shí)盡管能達(dá)到更高的轉(zhuǎn)化率，有更快的聚合反應(yīng)速度，但與此同時(shí)，反應(yīng)放熱過(guò)快，聚合熱不易排出，反應(yīng)難以控制，會(huì)產(chǎn)生較多的凝聚物，降低乳液的穩(wěn)定性，因此選擇乳液聚合溫度為 80℃。此外，由圖4可以看出，在反應(yīng)到達(dá)100min左右時(shí)即可達(dá)到較高的單體轉(zhuǎn)化率，而且在反應(yīng)后期單體轉(zhuǎn)化率變化趨于平緩，因此本研究選擇乳液聚合的反應(yīng)時(shí)間為120min。