0 引言

目前，建筑物外部主要采用贴面砖或幕墙玻璃等装修，贴面砖或幕墙玻璃因黏结剂老化带来高空坠落伤人隐患及城市光污染等危害，在某些范围内已被禁止；并且贴面砖污损后翻修困难，这类建筑材料的使用越来越受到限制。于是，高耐候性、高耐沾污性、高保色性、低污染的高性能外墙乳胶涂料引起人们的极大关注[1]。有机硅改性丙烯酸酯乳液（简称硅丙乳液）涂料兼有丙烯酸酯类树脂黏结性强、成膜性好的特点及有机硅树脂耐候性强等优异性能，且成本大大降低，在户外及苛刻条件下的工业和军事设施中已得到广泛使用[2]。但目前其在改性过程中存在较多不足之处，例如聚合过程中会出现相分离，聚合物乳液的稳定性差。本试验以乙烯基三异丙氧基硅烷（C-1706）为功能性单体，采用种子乳液聚合法和硅氧烷的后滴加方式，抑制乳液聚合过程中的水解和缩合反应，降低了其在聚合过程中的水解反应活性，降低涂膜的吸水率，提高乳液的稳定性[3]。
 

1 材料与方法

1．1 材料

单体丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、乙烯基三异丙氧基硅烷（C-1706）均为工业级（道康宁公司）；乳化剂FES-32、NP10、SVS 均为工业级（道康宁公司）；过硫酸铵、碳酸氢钠均为分析纯（国药集团化学试剂有限公司）；蒸馏水（自制）。

1．2 乳液的制备

采用预乳化工艺，乳液聚合反应在装有冷凝管、机械搅拌器和滴液漏斗的250 mL 四口烧瓶中进行，搅拌器转速调节在100 r/min，反应温度在79~83 ℃之间。

1）引发剂溶液的配成：称取0.55 g 引发剂、45 mL蒸馏水，混合均匀；

2）称取一定量的丙烯酸酯单体、NaHCO3、部分乳化剂、45 mL 蒸馏水加入到四口烧瓶中在水浴恒温45 ℃下，搅拌进行预乳化0.5 h 左右；

3）将36 mL 蒸馏水以及剩下的乳化剂倒入250 mL烧瓶中，搅拌并升温到76 ℃，加入5%预乳化液和10%引发剂溶液，待溶液泛蓝光，升温至反应温度，开始滴加单体和引发剂，控制速度使所有单体和引发剂在4 h 内均匀滴加完毕。滴完后保温1 h，降至40 ℃左右，用氨水调节pH 为7 ~ 8，过滤出料。

1．3 性能测试及表征

1）乳液固含量测试：称取2 g 乳液，加到锡箔纸中，在80 ℃烘干至恒量，用质量法测乳液固含量。

2）乳胶膜的吸水率测试：将待测的涂膜称质量（Wo），室温置于水中浸泡48 h，取出后吸去表面水分，再称量（W1），按下式求得乳胶膜的吸水率：
吸水率=（Wl-Wo）/Wo×100％

3）乳胶膜的拉伸试验：在制成的膜上，依次用哑铃型裁刀取样3 个，并编号。用游标卡尺测量试样标线内不同位置的厚度，测量点不少于3 处，取平均值。将试样垂直夹在万能拉力机上、下夹持器间，拉伸速度为200 mm/min，记录断裂时的负荷值[2]。

4）乳液机械稳定性：按GB 9755—1988 测试，取一定量的乳液在高速分散机3 000 r/min 高速分散30min。用凝聚物的相对多少表征机械稳定性，没有凝聚物则表示乳液机械稳定性通过。

5）红外测试：将乳液烘干成膜，用傅里叶变换红外光谱仪作红外表征，得到红外光谱图，分析化学键。
 

2 结果与讨论

2.1 乳化剂用量的影响

乳化剂是乳液聚合体系中的重要组分，它并不参与化学反应，但是在乳液聚合过程中却起着举足轻重的作用[4]。乳化剂可以降低表面张力，降低界面张力，在乳液聚合过程中起着乳化、分散、增溶的作用。由于乳化剂构成的胶束是乳胶粒的主要来源，乳化剂浓度越大，胶束浓度就越大，所以生成的乳胶粒的数目就越多，聚合速度也就越快[5]。但是乳化剂会影响到乳液的性能，所以乳化剂的选择及其用量被选作研究对象。本文采用反应性乳化剂（SVS）、阴离子乳化剂FES-32、非离子乳化剂NP10 复配，研究乳化剂用量对乳液性能的影响时，固定3 种乳化剂的比例为：SVS/

FES-32 /NP10=1/3/1。乳化剂用量对乳液性能的影响见表1。

可以看出，乳化剂含量为3%时乳液的吸水率低，但有少量凝胶，随着乳化剂含量的增加，乳液固含量有稍下降的趋势，但都在40%以上，但过多的乳化剂对涂膜耐水性等方面具有不良影响，故本试验不考虑更高乳化剂比例。

可以看出，随着反应性乳化剂的比例增加，乳液固含量有增加的趋势，而吸水率则是先减后增，当3 种乳化剂的复配比例为SVS ∶ FES-32 ∶ NP10=2 ∶ 3 ∶ 1 时，乳液的吸水率低。

2．3 正交试验

选择反应温度、有机硅含量、乳化剂含量3 个因素做正交试验，以吸水率为指标，考察3 个因素对乳液合成及对其性能的影响。

因素A，反应温度：79 ℃、81 ℃、83 ℃；

因素B，有机硅含量：10%、15%、20%；

因素C，乳化剂含量：3%、4%、5%。