邹家民

（中海油信息科技有限公司惠州分公司，广东惠州 516086）

环保型水性丙烯酸乳液合成及应用

邹家民

（中海油信息科技有限公司惠州分公司，广东惠州 516086）

介绍丙烯酸乳液的反应原理及组成，论述丙烯酸乳液的合成方法，介绍水性丙烯酸作为一类建筑材料的性能和在生产生活中的应用。

丙烯酸；环保；聚合反应

丙烯酸乳液是一类重要的涂料组分，广泛应用在建筑、机械、造纸、汽车等领域。丙烯酸乳液具有成膜快，乳液透明度高，耐候性好等优点，除此之外，传统的涂料含有有机溶剂，多数为有毒溶剂，对环境和人类健康危害较大，而环保型水性丙烯酸乳液由于是以丙烯酸酯类化合物单体作为连续介质，以水作为分散介质混合后得到均匀稳定的乳浊液，因此，丙烯酸乳液毒性较低或无毒，被认为是环保型涂料。

1 反应原理

根据酯化反应和聚合反应的原理，丙烯从石油中分离出来，氧化成丙烯酸，丙烯酸和醇发生反应得到酯，在乳化剂的作用下，丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类和其他烯类单体和水形成乳浊液。一般水的含量为50%左右，引发剂分解出的自由基引发丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类和其他烯类单体的自由基发生聚合反应，得到线性或网状聚合物分子。

2 乳液制备的方法及分类

2.1 乳液的分类

按照产品成分的不同，丙烯酸乳液主要可以分为纯丙烯酸乳液、苯乙烯改性丙烯酸乳液和有机硅改性丙烯酸乳液等。按照丙烯酸乳液聚合方法的不同可以分为核壳聚合，无皂乳液聚合，微孔乳液聚合，超乳液聚合，互穿网络乳液聚合，辐照乳液聚合等。

线性结构的丙烯酸乳液聚合物对温度比较敏感，温度高时，乳液涂料软化，黏度变大；低温时，变脆，乳液涂膜容易断裂，吸水率变大。采用壳核乳液聚合的方法并加入一种或多种功能单体可以制得交联型丙烯酸聚合物乳液，聚合物分子具有网状结构，力学强度高，柔韧性好，有较好的断裂伸长率和拉伸强度，耐水性好，有较低的成膜温度。

2.2 纯丙烯酸乳液的制备

利用核壳聚合半连续法制备纯丙烯酸乳液时，先分别制备核预乳液和壳预乳液，然后分别进行核聚合和壳聚合反应。

（1）核预乳液的制备。以丙烯酸丁酯为黏性单体，以甲基丙烯酸甲酯为内聚单体，以丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸为功能单体，以去离子水为溶剂，按照15∶6∶6∶1∶45的比例配制，再加入微量的辛基苯酚聚氧乙烯醚为乳化剂，在40℃的温度下均匀搅拌，得到核预乳液。

（2）壳预乳液的制备。以丙烯酸丁酯为黏性单体，以甲基丙烯酸甲酯为内聚单体，以丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯和丙烯酸为功能单体，以去离子水为溶剂，按照35∶14∶14∶4∶45的比例配制，再加入微量的辛基苯酚聚氧乙烯醚为乳化剂，在40℃的温度下均匀搅拌，得到核壳乳液。

（3）核聚合。以十二烷基硫酸钠和过硫酸钾为阴离子型引发剂，将核预乳化液温度保持在40℃，搅拌，升温至80℃，加入少量引发剂。当乳液颜色变成微蓝色，说明已经发生共聚反应，持续搅拌，使反应彻底，得到核乳化液

（4）壳聚合。以十二烷基硫酸钠和过硫酸钾为阴离子型引发剂，将引发剂溶解在去离子水中，保持上述步骤（3）条件不变的情况下，向核乳化剂中同步滴加核预乳化液和引发剂溶液，保持核乳化液无剩余，使所产生的共聚物结构比较一致，滴加完毕后，继续保温反应2h，反应结束后，温度冷却至室温，加入氨水，调节pH值为7，得到丙烯酸乳液。

3 丙烯酸乳液的应用

自交联型纯丙烯酸乳液具有防水防锈的功能，加入水泥砂浆后成为聚合物水泥砂浆，具有优异的黏结、防渗、防水、防腐、抗裂、抗冻、抗氯离子渗透、耐冲磨、耐老化等性能，适用于钢结构和钢筋砼结构的防渗、防水、防腐护面和修补材料，丙烯酸乳液砂浆由于其具有防水、防渗、耐盐、耐碱、耐油脂矿物油和低浓度酸的能力，丙乳砂浆与同灰砂和普通水泥砂浆相比，与老砂浆及钢板的黏结强度提高4倍以上。

以丙烯酸乳液为成膜物，添加颜填料、防闪锈剂、分散剂、基材润湿剂、消泡剂和增稠剂等助剂的高分子聚合物乳液可以作为建筑内外墙和屋面的弹性涂料使用。

以丙烯酸及苯乙烯为主要原料聚合制得的高分子苯丙乳液粒子细、粒径分布窄，黏度适中，具有较好的钙离子稳定性和稀释稳定性，适合和水泥共同使用。机械稳定性及冻融稳定性号，且生产成本低，但苯丙乳液涂膜硬度和耐水性较差。

用种子乳液聚合法，在壳预乳液中加入有机硅，制得的有机硅改性丙烯酸乳液吸水率低，硅含量过高时聚合物交联度增大，涂膜拉伸强度提高[2]，有良好的耐沾污性，可以作为墙弹性涂料，其墙体表面不易开裂，主要用于建筑物室内厨房和卫生间的防水涂料。

4 结语

丙烯酸乳液具有环保，相对较好的稳定性，制作工艺简单等特点，可以作为一种优良的建筑类涂料。各种改性丙烯酸乳液进一步提高了纯丙烯酸乳液的耐候性和耐水性等。随着合成工艺的提升，配方的改进和生产规模变大，新型性能丙烯酸乳液将不断产生。

[1] 金谷.表面活性剂化学[M].北京：中国科学技术出版社，2008.

[2] 马红霞，李耀仓，魏凡，等.丙烯酸酯乳液的合成及改性研究[J].中国胶粘剂，2012，21（6）：14-18.

Synthesis and Application of Environmentally Friendly Waterborne Acrylic Emulsion

Zou Jia-min

This paper introduces the reaction principle and composition of acrylic emulsion，discusses the synthetic method of acrylic emulsion，and introduces the properties and application of waterborne acrylic acid as a kind of building material.

acrylic acid；environmental protection；polymerization

TQ637

B

1003-6490（2017）01-0034-01

2017-01-08

邹家民（1983—），男，海南海口人，工程师，主要从事石油化工生产技术及信息化管理工作。