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水性丙烯酸乳液配方需要考虑的问题--水性丙烯酸树脂组成，乳液颗粒的相结构和成膜助剂

发布日期：2022-10-27　浏览次数：327

在调制水性漆配方时，乳液原料的选择是工程师最重要的决定。涂料的主要性能是由树脂决定的。有水性丙烯酸酯乳液，包括聚苯乙烯-丙烯酸酯乳液种类繁多，市场上鱼目混杂。而不同的水性丙烯酸酯树脂组成对其水性漆成膜性及成本的影响很大。这里对几个影响因素进行简单讨论。

主要原料：
a. 苯乙烯：聚丙烯酸酯乳液引入该单体的主要原因是其可提供较高的玻璃化转变温度（Tg), 从而提高成膜的硬度；另一个原因是成本。苯乙烯在包装工业上用量极大，是石油工业最重要的，成熟的下游产品之一，价格低但受宏观经济影响大。然而引入苯乙烯，特别是其含量高于总单体量的15%以上时，也会给水性漆成膜性带来许多负面影响。首先，含苯乙烯的聚合物链段缺乏柔韧性，宏观上表现为水性漆成膜硬而不韧；还有苯乙烯所含的苯环，是紫外光的吸收体，该单体含量高时，紫外线通过相邻苯环会对聚合物链有剪切反应，从而使水性漆漆膜变脆，光泽度下降，寿命降低；苯乙烯的结构也决定了它对很多有机溶剂有亲和力，水性漆漆膜的耐溶剂性也与其它的树脂有明显差距。

b. 丙烯酸酯类单体：丙烯酸酯类单体种类很多，性能及价格相差很大。国内最常用的是丙烯酸丁酯，改单体成本最低，是大多乳液厂家用于与苯乙烯配套，制造廉价墙漆的乳液的单体。其功用是提供水性漆漆膜的柔韧性。由于丙烯酸酯聚合物主链上不含除酯基以外的集团，主链及酯基侧链柔韧性均好好，使水性漆漆膜缺乏硬度。这类聚丙烯酸酯乳液虽然是建筑内外墙涂料的选择，但作为对硬度及韧度要求都高的的木器漆来讲，性能就不够了。

c. 甲基丙烯酸酯类单体：甲基丙烯酸酯类单体，比丙烯酸酯单体在性能上又上了一个台阶。由于甲基丙烯酸酯类聚合物主链上多了甲基，使其主链的活动性受到限制，主链钢性增强，同时酯基侧链提供了柔韧性，使得甲基丙烯酸酯类单体具有硬度和韧性的最佳平衡，比如聚甲基丙烯酸甲酯（甲甲酯）就是人们俗称的有机玻璃；甲基丙烯酸酯类单体，由于不含苯环，使其比起苯乙烯类单体在抗紫外侵蚀，耐久性，及抗溶剂性方面都比苯乙烯有明显优势。

综上所述，水性丙烯酸酯树脂制造商对单体的选择很多，不但可以变换其种类，又可变换相对比例和成分。水性涂料厂家在选择水性丙烯酸酯乳液时，不能只考虑“纯丙”或“苯丙”这些空洞概念词汇，应该以水性丙烯酸酯树脂及其配方的实际性能为衡量标准。

乳液颗粒的相结构和成膜助剂

水性丙烯酸乳液颗粒的内部结构，会对水性漆配方的几个方面有影响。以影响效果发生先后顺序来分，相结构首先会影响成膜助剂的选择和添加方式。不同的相具有不同的亲水/亲油特征，而各种成膜助剂的亲油性也不同，比如二丙二醇甲醚（DPM）就比二丙二醇丁醚（DPnB）的亲水性高，亲油性低。如果水性丙烯酸乳液颗粒外层是亲油性很强的相，那么DPM的加入不但对成膜效果不明显，而且还会使多余的DPM游离在水中影响水性漆漆膜的其他性能。

相结构对水性漆配方的另一影响，就是对水性漆漆膜的成膜质量的影响。成膜质量的关键是在水性丙烯酸乳液颗粒融合的过程中，让需要混合的相充分混合，而需要分离的相保持分离。如果不同的相都需要参加融合，则应该选择混合的成膜助剂以达到最佳效果。

国内外许多关于水性丙烯酸乳液聚合的文献，大都提到核壳等多种乳液颗粒的结构问题。比如，像核壳，半月，多核，中空，及草莓等多种结构都有报道。虽然这些结构的描述对理解水性丙烯酸乳液颗粒结构的复杂性很有帮助，但实际上水性丙烯酸乳液的结构要复杂得多。比如，只有单一相结构颗粒的乳液是不存在的，实用水性丙烯酸乳液中的颗粒是各种结构的分布，可能核壳多一些，可能草莓多一些，等等。水性丙烯酸乳液生产商是通过单体的选择，添加顺序，表面活性剂额的使用等等工艺条件来控制水性丙烯酸乳液的相结构。

由于水性丙烯酸乳液的相结构属乳液生产商的技术秘密，通常该信息是不公开的。但供应商都会提供其所供水性丙烯酸乳液的推荐助剂和比例。通常不同的水性丙烯酸乳液会要求不同的助剂组合就是这个道理。

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