? ? ? 高固含丙烯酸乳液大多數是指60%固含以上的丙烯酸乳液。工業用的高固含丙烯酸乳液通常有68%固含,部分研究報告有74%~99.5%的乳液。工業上高固含丙烯酸乳液主要應用在不干膠和壓敏膠粘合劑,主要原因是固含高,成膜時干燥速率快,可大幅度提高壓敏膠帶的生產效率。
? ? ? 粘度是高固含乳液合成的*大影響因素。當合成乳液固含超過50%后,乳液粘度隨著固含的提高迅速上升,從而造成反應放熱不均,乳膠粒難以分散開,容易凝膠。同時對于一些高固含乳膠涂料來說,如果乳液粘度太高,施工操作也不方便,所以真正符合需要的是高固含低粘度丙烯酸乳液。
? ? ? 解決丙烯酸乳液高固低黏的根本方法要從乳膠粒徑方向著手:
? ? ? 1、增加乳膠粒粒徑,減少粒子的總表面積,從而減少粒子流動阻力;
? ? ? 2、加寬粒徑分布,使小粒子能填充到大粒子的間隙中,從而提高固含;
? ? ? 3、壓縮乳液粒子表面的水合層厚度。
? ? ?我們可以通過乳液合成時乳化劑的選擇和乳化劑的滴加方式,以及乳液合成工藝等方法來達到合成乳液高固低粘的目的。
? ? ?乳化劑。市場上有許多種類的乳化劑,其能用較少的量合成小粒徑的乳膠粒子,搭配常用的陰離子或者非離子乳化劑,即可得到分布寬的粒徑范圍的乳膠粒子,故而做到高固低黏。
? ? ?乳化劑的滴加方式。以印花膠漿用乳液為例,設置反應固含60%,玻璃化溫度為-20℃。當乳化劑全部加入反應釜底,初始反應外觀很藍,代表初始粒徑小,隨著反應繼續進行,外觀變得濁白微藍 ,終點粘度為3萬mPa.s左右。同樣配方,把1/3乳化劑放置在釜底,2/3的乳化劑與單體混合滴加,終點所得乳液粘度在2.6萬mPa.s左右。當1/3乳化劑在釜底,1/3乳化劑和單體混合滴加,1/6乳化劑在滴加混合單體的1.5h時滴加,剩下的1/6乳化劑在滴加混合單體后3.0h時滴加,所得乳液粘度為1萬mPa.s左右。后段分次補加的乳化劑部分會吸附在已有的乳膠粒子表面,其他則重新形成膠束,進一步成核中心使用,所以可產生許多微小乳膠粒子,達到使乳液粒徑分布寬,多元化的目的,然后得到高固低黏乳液。
? ? ? 乳液合成工藝的選擇。通過改變滴加工藝來合成高固低黏的丙烯酸乳液。循環滴加法,在反應過程中,抽取一部分乳液冷卻儲存,然后和剩余單體一起在反應末期加入釜內,以增加粒徑分布,但由于生產上不方便,可改進成重新合成一個固含高一些的50%左右乳液,然后繼續滴加剩余單體進行反應,類似核殼聚合,先合成核結構再合成殼結構。增加乳膠粒徑,乳膠體積,降低比表面積,粘度降低。在聚合反應中加入電解質,可壓縮粒子表面水合雙電層的厚度,使聚合物相的體積分數下降,即增加了自由體積水的分率,從而達到降低粘度的目的。
? ? ? ?其他方法。通過合成實驗發現,使用短鏈單體BA比長鏈單體2-HEA合成乳液粘度低。同等Tg,同樣配方,苯丙乳液合成的高固含丙烯酸乳液的粘度比純丙乳液大(苯丙乳液耐候性差,通常需要添加水性紫外線吸收劑來提升配方的耐候性),MMA為硬單體,合成乳液乳膠粒的粒徑大,粘度比St合成的苯丙乳液粘度低。引發劑的連續滴加比一次性加入會使粒徑變寬,適當的防凍劑可以降低乳液粘度。