2.2 乳化剂浓度对转化率的影响
当乳化剂含量少时，外加电解质会引起乳胶粒的并聚、破乳，因此转化率较低。随着乳化剂用量的增加，转化率逐渐提高。本实验选用了1%，4%，6% 和8% 的不同浓度进行比较（图2）。

由图2 可见：当乳化剂浓度增大时，胶束数目增多，生成的乳胶粒数目也增多，因而自由基有充分的时间进行链增长。同时，乳胶粒数目越大，反应中心的数目越多，加剧了聚合反应的速率。但乳化剂的浓度达到8% 时，反应的转化率反而降低，这是因为乳化剂的浓度过高，过量的乳化剂会在体系中生成大量的胶束，影响了粒子的成核，所以乳化剂的加入量并非越多越好。从图2 可以看出：表面活性剂浓度为4% 时，有机硅改性丙烯酸乳液具有较好的转化率。

2.3 反应温度对转化率的影响
反应温度对合成乳液聚合反应动力学的影响非常重要，当反应温度升高时，乳胶粒平均粒径减小，粒子数增多。根据阿仑尼乌斯公式，当引发剂浓度一定时，自由基生成速率随反应温度的升高而变大，从而导致自由基从水相向胶束的扩散速率增大，使单位时间内单位体积乳液中生成更多的乳胶粒。因而使转化率逐渐增加。而当反应温度很高时，引发剂的分解速率加快，乳胶粒布朗运动加剧，使乳胶粒之间进行碰撞从而加速了聚结速率，导致聚合物稳定性降低。反应温度对有机硅改性丙烯酸酯乳液粒径的影响见表1。

从表1 中可以看出：温度对乳液的稳定性起着重要作用。随着温度的升高，乳胶粒粒径下降，反应的转化率升高。反应温度越高，引发剂分解速率越快，当聚合温度升高到90℃时，乳胶粒子的凝聚速度加快，同时硅烷缩合反应加剧，因而较80℃时的凝聚物增加。因此该系列适宜的反应温度应该为80℃。
反应温度对转化率的影响见图3。


2.4 有机硅单体含量对转化率的影响
针对不同的有机硅单体含量（0，2.5%，5%，7.5%，10%），我们研究了有机硅改性丙烯酸核壳乳液转化率的变化，见图4。

图4 有机硅单体含量对反应转化率的影响
从图4 中可以看出：随着有机硅含量的增加，反应转化率逐渐降低，这是由于有机硅在水性体系中极易水解，形成硅醇和醇，然后进一步缩合形成网络结构。水解程度主要由pH 值、烷氧基、水与硅烷的比例、温度和溶剂来决定。在酸性条件和低水- 硅烷比下，可产生聚合物；相反则易形成凝胶。当乳液体系中有机硅的含量增加时，一部分硅烷由于水解从体系中析出，形成凝聚物，因而使改性体系的凝聚物比未改性体系的凝聚物大大增加，转化率相应降低。从乳液的稳定性来看，由于MPTS 与甲基丙烯酸酯类单体通过乳液聚合形成了稳定的网络结构，随着有机硅含量的增加，体系的稳定性有所增加。有机硅含量对乳液性能的影响见表2。

2.5 有机硅改性丙烯酸酯乳液的结构表征
图5 是有机硅改性丙烯酸乳液（有机硅含量为10%）的红外图谱。从中可以看出：1 145 cm-1 处是Si—O—Si 的反对称伸缩振动峰，1 728 cm-1 处有C=O 的伸缩振动吸收峰，1 241 cm-1 处是C—O—C 的伸缩振动吸收峰，均为丙烯酸酯类聚合物的特征吸收峰，1 456 cm-1 处的吸收峰由Si—CH3 基团的CH3 面内和面外弯曲振动引起，2 923 cm-1 处为—CH2—非对称伸缩振动吸收峰，2 852 cm-1 处是—CH2—对称伸缩振动吸收峰，758 cm-1 处是甲酯和丁酯的吸收峰，845 cm-1 处属于Si—C 伸缩振动和—CH3 面内摇摆吸收峰。3 500 cm-1 处是羟基的吸收峰，说明在聚合过程中γ- 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷发生了水解，产生了少量的醇，并通过Si—O—Si 进一步聚合形成了网状高聚物，达到了预期效果。

图5 有机硅改性丙烯酸酯核壳乳液的红外光谱

3 结语
采用乳液聚合法制得了γ- 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTS）改性丙烯酸酯核壳乳液，为硬核软壳结构，具有较好的电解质稳定性，机械稳定性和冻融稳定性。研究结果表明：在SDS/Triton X-405复合乳化剂体系中，其配比为1∶1（摩尔比），乳化剂浓度为4%，反应温度为80℃的工艺为有机硅改性丙烯酸乳液的佳合成工艺。