注：*M(B-196)/m(V-20S);使用乳化劑總的質(zhì)量占乳液體系的質(zhì)量的2.2％

    表2乳化劑用量對聚合穩(wěn)定性的影響

    從表l可以看出，乳化劑B-196與V-20S之間的質(zhì)量比越近于1，體系越穩(wěn)定，聚合速率快，乳液的外觀透明，且體系明顯發(fā)出藍光。這是由于非離子型乳化劑和陰離子型乳化劑復(fù)合使用時，兩類乳化劑分子交替地吸附在乳膠粒表面上，在離子型乳化劑分子之間楔入了非離子型乳化劑分子，一方面拉大了乳膠粒表面上乳化劑離子之間的距離，另一方面由于非離子乳化劑的靜電屏蔽作用，這樣就大大降低了乳膠粒表面的靜電張力，增大了乳化劑在乳膠粒上的吸附牢度，可使聚合物乳液穩(wěn)定性提高。同時，離子型乳化劑使乳液穩(wěn)定主要靠靜電斥力，而非離子型乳化劑主要靠水化作用，若兩種乳化劑復(fù)合使用，既使乳膠粒間有很大的靜電斥力，又在乳膠粒表面上形成很厚的水化層，二者的協(xié)同作用，可使聚合物乳液具有較大的穩(wěn)定性。

    乳化劑%    聚合中的現(xiàn)象           外觀          穩(wěn)定性      干摩(級)    濕摩(級) 

    1.1     反應(yīng)慢出現(xiàn)少量凝膠      乳白色液體       分層         -           - 

    1.5         反應(yīng)較快        稍帶藍光白色液體  出現(xiàn)少量粗粒子  2          2-3 

    2.2      反應(yīng)快,乳液均勻   明顯發(fā)藍光乳白色液體   穩(wěn)定        3           3 

    3        反應(yīng)快,乳液均勻    半透明狀藍光明顯      穩(wěn)定       3-4          3 

    5        反應(yīng)快,乳液均勻    半透明狀藍光明顯      穩(wěn)定        3          2-3

    從表2可以看出，乳化劑用量較低時，出現(xiàn)凝膠塊，短時間內(nèi)分層�？梢哉J(rèn)為，在本實驗條件下，乳化劑用量低于1％，體系不夠穩(wěn)定：乳化劑用量高于2％，體系才趨于穩(wěn)定。在實驗過程中，隨著乳化劑用量的增加，聚合速率提高，反應(yīng)速度加快，乳液的外觀發(fā)生相應(yīng)的變化，逐漸變透明，且體系明顯發(fā)出藍光，這是由于乳化劑用量加大后，膠束數(shù)目增多，成核粒子數(shù)目增加，使得乳膠粒子變小。乳化劑用量過大后，聚合過程中易產(chǎn)生泡沫，使得印花色牢度有所下降。綜合考慮，實驗中發(fā)現(xiàn)乳化劑用量應(yīng)控制3％為宜。

    2.3引發(fā)劑的用量的影響

    引發(fā)劑濃度決定著乳液聚合體系內(nèi)自由基的濃度，從而導(dǎo)致聚合速率即一定時間內(nèi)的轉(zhuǎn)化率的差異，還會影響膠乳的其它性質(zhì)。本實驗采用過硫酸銨為引發(fā)劑，考察了其用量對微乳液的影響。

    引發(fā)劑用量不同時，聚合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、膠乳的平均粒徑的變化，見圖l和圖2。

圖1 引發(fā)劑的用量對轉(zhuǎn)化率的影響

圖2 引發(fā)劑的用量對膠乳的平均粒徑及其分布的影響

    從圖1可以看出，隨著引發(fā)劑的用量的增大，單體的轉(zhuǎn)化率先增大后減小，引發(fā)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6％時，單體的轉(zhuǎn)化率達到最高為94.6％：從圖2可以看出，隨著引發(fā)劑用量的增加，乳膠粒子的平均粒徑逐漸減小，然后又略有增大,粒徑分布則一直變窄。引發(fā)劑用量較低時，聚合過程主要是發(fā)生在以膠束成核機理的乳膠粒子中;引發(fā)劑用量較大時，水相中自由基濃度增大，引發(fā)水相中單體分子聚合的可能性增加，由低聚物機理成核的膠束數(shù)目增多，導(dǎo)致平均粒徑有所下降。隨著引發(fā)劑州量的進一步增高，較大的水相自由基濃度使得自由基擴散進入乳膠粒的速率增大，從而又延長了“活”的乳膠粒的壽命，使得乳膠粒子成長的機會增加，從而導(dǎo)致乳膠平均粒徑的增大。粒徑分布隨著引發(fā)劑用量的增加而變窄，粒子更趨于均勻，從這一方面來說，引發(fā)劑用量應(yīng)盡可能的高，但是引發(fā)劑用量太高時聚合不易控制，有時還會引起暴聚;另一方面體系酸性也會因此增強，造成膠乳穩(wěn)定性的下降，綜合考慮，引發(fā)劑用量以選用0.5％～0.6％為宜。

    2.4聚合溫度對乳液性能的影響

    本實驗比較了不同溫度下乳液的穩(wěn)定性，結(jié)果如表3所示，

    表3反應(yīng)溫度對乳液性能的影響

      反應(yīng)溫度℃         轉(zhuǎn)化率％        乳液穩(wěn)定性          外觀

       60-62              72.2           靜置有凝塊         乳白色 

       65-68              87.5          靜置稍有沉淀     乳白色,稍帶藍光

       70-72              91.7               穩(wěn)定        半透明,微藍色

       80-82                              發(fā)生凝膠  

    由表3可見，在較低的溫度下聚合，反應(yīng)速率低，單體味道重，轉(zhuǎn)化率低，乳液穩(wěn)定性差；隨著反應(yīng)溫度升高，聚合反應(yīng)速度加快，同時水相中自由基濃度也在增大，導(dǎo)致自由基引發(fā)水相單體成核的速度加快，生成更多的乳膠粒，從而使得粒子的平均粒徑更小;隨著溫度的進一步升高，自由基生成速率加大，致使鏈終止速率增大，聚合物平均相對分子質(zhì)量降低，同時鏈增長速率常數(shù)也增大，聚合反應(yīng)速率提高，反應(yīng)熱不易分散,引起暴聚，聚合過程中出現(xiàn)凝膠，乳液的穩(wěn)定性下降。實驗中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度控制在70～72℃為宜。

    2.5有機硅單體用量對乳液的影響

    八甲基環(huán)四硅氧烷的開環(huán)聚合和丙烯酸酯類單體的自由基聚合，是按照不同機理進行的，自由基鏈的增長反應(yīng)和八甲基環(huán)四硅氧烷的開環(huán)聚合鏈增長反應(yīng)都是在短時間內(nèi)完成，按照各自的聚合機理形成同步互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(IPN)。因此八甲基環(huán)四硅氧烷的用量對體系穩(wěn)定性的影響較大，本文考察了有機硅功能性單體的用量對乳液的影響，實驗結(jié)果如表4所示。

    表4有機硅用量對微乳液性能的影響

     有機硅％           乳液穩(wěn)定性         外觀          剛度(N/cm2)

        4                 穩(wěn)定            乳白色          0.3123

        6                 穩(wěn)定         乳白色,稍帶藍光    0.2701

       10                 穩(wěn)定         半透明,微藍色      0.2099

       12               靜置有凝塊     乳白色,稍帶藍光    0.1945

    從表4可以看出，隨著有機硅用量的增加，印花織物的剛度逐漸降低，說明粘合劑中的-Si-0-Si-鍵越多，印花織物的柔軟度越高;但隨著有機硅單體的增加，微乳液的穩(wěn)定性降低，這是由于八甲基環(huán)四硅氧烷在用量適定時參與開環(huán)聚合，與丙烯酸酯類單體共聚物形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);隨著有機硅用量進一步增加，活性硅氧烷水解形成硅醇，相互縮聚或與丙烯酸類共聚物發(fā)生反應(yīng)。本產(chǎn)品采取的八甲基環(huán)四硅氧烷用量為6％～10％。

    3結(jié)論

    (1)本實驗采用預(yù)乳化工藝連續(xù)聚合，選用丙烯酸酯類單體和有機硅類功能性單體，利用自由基聚合和開環(huán)聚合所需條件不同，在一定條件下不同單體按照各自的聚合機理反應(yīng)形成具有同步互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型環(huán)保粘合劑。

    (2)將非離子型乳化劑和離子型乳化劑復(fù)合使用,大大降低了乳膠粒表面的靜電張力，增大了乳化劑在乳膠粒上的吸附牢度,提高聚合物乳液穩(wěn)定性。乳化劑B-196與V-20S之間的質(zhì)量比越近1體系越穩(wěn)定,聚合速率快。乳液的外觀透明、發(fā)出藍光。

    (3)隨著引發(fā)劑的用量的增大,單體的轉(zhuǎn)化率先增大后減小,引發(fā)劑的用量為0.6％時，單體的轉(zhuǎn)化率達到最高,為94.6％;乳膠粒子的平均粒徑逐漸減小,然后又略有增大;粒徑分布則一直變窄。

    (4)反應(yīng)溫度控制在70～72℃時，轉(zhuǎn)化率較高，可達91.7％,乳液的穩(wěn)定性較好。

    (5)隨著有機硅用量的增加，印花織物的剛度逐漸降低,說明粘合劑中的-Si-0-Si-鍵越多，印花織物的柔軟度越高;但隨著有機硅單體的增加，微乳液的穩(wěn)定性降低。