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1、乳液基础知识培训乳液基础知识培训山东圣光化工集团有限公司山东圣光化工集团有限公司魏志华魏志华20092009年年2 2月月丙烯酸乳液讲义乳液的发展及定义 乳液聚合的历史至今已有乳液聚合的历史至今已有8080余年。目前，除了常规乳余年。目前，除了常规乳液聚合外，还有种子乳液聚合、核壳乳液聚合、无皂液聚合外，还有种子乳液聚合、核壳乳液聚合、无皂乳液聚合、微乳液聚合、超微乳液聚合、反相乳液聚乳液聚合、微乳液聚合、超微乳液聚合、反相乳液聚合、反相微乳液聚合、超浓乳液聚合、分散聚合等多合、反相微乳液聚合、超浓乳液聚合、分散聚合等多种技术。种技术。乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制乳液聚合是由单体和水
2、在乳化剂作用下配制乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制成的乳状液中进行的聚合过程，体系主要由单体、水、成的乳状液中进行的聚合过程，体系主要由单体、水、成的乳状液中进行的聚合过程，体系主要由单体、水、成的乳状液中进行的聚合过程，体系主要由单体、水、乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组份组成。乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组份组成。乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组份组成。乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组份组成。乳液聚乳液聚合的应用已经非常广泛，主要分为三个方面：一是聚合的应用已经非常广泛，主要分为三个方面：一是聚合后分离成胶状或粉状固体产品，二是乳液涂料和胶合后
3、分离成胶状或粉状固体产品，二是乳液涂料和胶粘剂，三是微粒用作颜料、粒子标样、免疫试剂的载粘剂，三是微粒用作颜料、粒子标样、免疫试剂的载体等。其中，乳液涂料已成为乳液制品最重要的应用体等。其中，乳液涂料已成为乳液制品最重要的应用领域之一。领域之一。 丙烯酸乳液讲义乳液的组成 乳液聚合体系中的主要组成部分有单体、分散介质、乳化剂、引发剂。丙烯酸乳液讲义单 体 单体，是指未发生聚合反应的有机化合物，如苯乙烯、丙烯酸、单体，是指未发生聚合反应的有机化合物，如苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、有甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、有机硅等。单体是决定
4、一个乳液质量好坏和用途的最直接的因素。机硅等。单体是决定一个乳液质量好坏和用途的最直接的因素。 所为纯丙乳液就是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯等单所为纯丙乳液就是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯等单体生产的乳液。体生产的乳液。 所为硅丙就是由丙烯酸类单体与有机硅单体生产的乳液。所为硅丙就是由丙烯酸类单体与有机硅单体生产的乳液。 所为纯丙乳液是由丙烯酸类单体与苯乙烯单体生产的乳液。所为纯丙乳液是由丙烯酸类单体与苯乙烯单体生产的乳液。 所为醋丙乳液是由丙烯酸类单体与醋酸乙烯酯单体生产的乳液。所为醋丙乳液是由丙烯酸类单体与醋酸乙烯酯单体生产的乳液。丙烯酸乳液讲义乳 化 剂 乳液因此而得名，
5、它可以将单体分散成细小的单体球滴而稳定的悬浮于水中，它乳液因此而得名，它可以将单体分散成细小的单体球滴而稳定的悬浮于水中，它在水中形成含有单体的增溶胶束是开成乳胶料的主要来源；它吸附在乳胶粒表面在水中形成含有单体的增溶胶束是开成乳胶料的主要来源；它吸附在乳胶粒表面形成稳定的聚合物乳液。形成稳定的聚合物乳液。 乳化剂按亲水集团分为阴离子型、阳离子型、两性型和乳化剂按亲水集团分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型四类。我们用到的乳化剂主要是阴离子型、非离子型和反应型乳液剂。非离子型四类。我们用到的乳化剂主要是阴离子型、非离子型和反应型乳液剂。亲油基（烷基）亲油基（烷基）亲油基（烷基）亲油基（烷基
6、）亲水基（羧酸钠）亲水基（羧酸钠）亲水基（羧酸钠）亲水基（羧酸钠）乳化剂在水中的情况乳化剂在水中的情况乳化剂在水中的情况乳化剂在水中的情况 乳化剂浓度很低时，是以分子分散状态溶解在水中乳化剂浓度很低时，是以分子分散状态溶解在水中乳化剂浓度很低时，是以分子分散状态溶解在水中乳化剂浓度很低时，是以分子分散状态溶解在水中 达到一定浓度后，乳化剂分子开始形成聚集体（约达到一定浓度后，乳化剂分子开始形成聚集体（约达到一定浓度后，乳化剂分子开始形成聚集体（约达到一定浓度后，乳化剂分子开始形成聚集体（约5050150150个分子）个分子）个分子）个分子），称为，称为，称为，称为胶束胶束胶束胶束丙烯酸乳液讲义
7、乳 化 剂 形成胶束的最低乳化剂浓度，称为临界胶束浓度形成胶束的最低乳化剂浓度，称为临界胶束浓度形成胶束的最低乳化剂浓度，称为临界胶束浓度形成胶束的最低乳化剂浓度，称为临界胶束浓度(CMC)(CMC)(CMC)(CMC) 不同乳化剂的不同乳化剂的不同乳化剂的不同乳化剂的CMCCMCCMCCMC不同，愈小，表示乳化能力愈强不同，愈小，表示乳化能力愈强不同，愈小，表示乳化能力愈强不同，愈小，表示乳化能力愈强 胶束的形状胶束的形状胶束的形状胶束的形状 胶束的大小和数目取决于乳化剂的用量胶束的大小和数目取决于乳化剂的用量胶束的大小和数目取决于乳化剂的用量胶束的大小和数目取决于乳化剂的用量 乳化剂用量多
8、，胶束的粒子小，数目多乳化剂用量多，胶束的粒子小，数目多乳化剂用量多，胶束的粒子小，数目多乳化剂用量多，胶束的粒子小，数目多球状球状 ( ( 低浓度时低浓度时 ) )直径直径 40 40 50 50棒状棒状 ( ( 高浓度时高浓度时 ) )直径直径 100 100 300 300 nmnm丙烯酸乳液讲义乳液聚合模型单体液滴 聚合过程聚合过程聚合过程聚合过程 根据聚合物乳胶粒的数目和单体液滴是否存在，乳液聚合分为根据聚合物乳胶粒的数目和单体液滴是否存在，乳液聚合分为根据聚合物乳胶粒的数目和单体液滴是否存在，乳液聚合分为根据聚合物乳胶粒的数目和单体液滴是否存在，乳液聚合分为三个阶段：三个阶段：三个
9、阶段：三个阶段： 阶段阶段阶段阶段 阶段阶段阶段阶段 阶段阶段阶段阶段 乳胶粒乳胶粒乳胶粒乳胶粒 不断增加不断增加不断增加不断增加 恒定恒定恒定恒定 恒定恒定恒定恒定 胶束胶束胶束胶束 直到消失直到消失直到消失直到消失 单体液滴单体液滴单体液滴单体液滴 数目不变数目不变数目不变数目不变 直到消失直到消失直到消失直到消失 体积缩小体积缩小体积缩小体积缩小 RP RP RP RP 不断增加不断增加不断增加不断增加 恒定恒定恒定恒定 下降下降下降下降丙烯酸乳液讲义引 发 剂、分散介质 引发剂引发剂 是指能够产生自由基引发单体间发生聚合反应的物质。是指能够产生自由基引发单体间发生聚合反应的物质。引发剂
10、主要有热分解引发剂和氧化还原引发剂两种。引发剂主要有热分解引发剂和氧化还原引发剂两种。 分散介质分散介质 绝大多数以水为分散介质，乳液聚合对使用的水有绝大多数以水为分散介质，乳液聚合对使用的水有严格的要求，由于水中含有的金属离子会严重影响乳液的稳定严格的要求，由于水中含有的金属离子会严重影响乳液的稳定性。性。丙烯酸乳液讲义丙烯酸乳液的分类 乳乳液液按按产产品品用用途途可可以以分分为为：内内墙墙乳乳液液、外外墙墙用用乳乳液液、弹弹性性乳乳液液、防水乳液、封闭乳液等；防水乳液、封闭乳液等； 按按产产品品的的组组成成可可以以分分为为：纯纯丙丙乳乳液液、硅硅丙丙乳乳液液、苯苯丙丙乳乳液液、醋醋丙丙乳液
11、等。乳液等。丙烯酸乳液讲义乳液的基本性能 1 1、化学稳定性、化学稳定性 化学稳定性是指乳液对添加的化学药品主要是电解质的稳定性化学稳定性是指乳液对添加的化学药品主要是电解质的稳定性, ,检测方法通常用检测方法通常用5%CaCl25%CaCl2进行检测进行检测. . 2 2、机械稳定性、机械稳定性 机械稳定性是指乳液在经受机械操作时间的稳定性机械稳定性是指乳液在经受机械操作时间的稳定性. . 3 3、冻融稳定性、冻融稳定性 因乳液组成中一半是水因乳液组成中一半是水, ,受冻后使介质变成冰受冻后使介质变成冰, ,产生强大的冰压产生强大的冰压, ,使得护层使得护层55双电层双电层破坏面造成破乳破坏
12、面造成破乳, ,冻融稳定性即是指乳液经过冻融和融化交替变化时的稳定性冻融稳定性即是指乳液经过冻融和融化交替变化时的稳定性. . 4 4、稀释稳定性、稀释稳定性 稀释稳定性是指乳液加水稀释后的稳定性稀释稳定性是指乳液加水稀释后的稳定性. . 5 5、量低成膜温度、量低成膜温度(MFFT)(MFFT) MFFTMFFT是指乳液薄膜在温度条件合适时是指乳液薄膜在温度条件合适时, ,随水份蒸发聚合物乳液粒子充分融结成连续随水份蒸发聚合物乳液粒子充分融结成连续透明薄膜时的温度即为透明薄膜时的温度即为MFFT.MFFT. MFFTMFFT过高会造成龟裂现象过高会造成龟裂现象, ,可加入成膜助剂可加入成膜助
13、剂TexanolTexanol等进行调节等进行调节. . 6 6、玻璃化温度、玻璃化温度(Tg)(Tg) 玻璃化温度玻璃化温度(Tg)(Tg)是指高聚物由弹性状态转变为玻璃态的温度是指高聚物由弹性状态转变为玻璃态的温度. . TgTg高高 膜硬度好耐沾污性好膜硬度好耐沾污性好, ,相对来讲相对来讲MFFTMFFT也高也高, ,如使用不当如使用不当, ,容易产生龟裂等现象容易产生龟裂等现象. . TgTg低低 膜较软膜较软, ,发粘耐沾污性差发粘耐沾污性差 丙烯酸乳液讲义乳液的常规检测指标及方法 1 1 外观外观 一般采用目测，观察乳液的色相、透明度、有无结块和杂质。一般采用目测，观察乳液的色相
14、、透明度、有无结块和杂质。 2 Ca2+2 Ca2+稳定性测试稳定性测试 取产品样品取产品样品16ml16ml，置于直径，置于直径18ml180ml18ml180ml试管中，加入试管中，加入4ml 5%4ml 5%氯化钙溶液，摇匀，静置氯化钙溶液，摇匀，静置1 1，2424，48h48h后观察有无凝胶、分层、破乳现象。后观察有无凝胶、分层、破乳现象。 3 3 高温稳定性测试高温稳定性测试 取产品样品取产品样品50ml,50ml,置于置于100ml100ml具塞三角瓶中，盖好瓶塞，在具塞三角瓶中，盖好瓶塞，在6060恒温箱中恒温箱中100h100h 后观察（表面结膜为正常）有无凝胶、分层、破乳现
15、象。后观察（表面结膜为正常）有无凝胶、分层、破乳现象。 4 4 耐酸碱稳定性测试耐酸碱稳定性测试 取产品样品取产品样品5ml5ml，分别置于两只直径，分别置于两只直径18mm180mm18mm180mm试管中，然后向两只试管中分别加入试管中，然后向两只试管中分别加入1%1%盐盐酸酸5ml5ml，1%1%氢氧化钠氢氧化钠5ml5ml，充分摇匀，静置，充分摇匀，静置10min10min后观察有无凝胶、分层、破乳现象。后观察有无凝胶、分层、破乳现象。 5 5 稀释稳定性测试稀释稳定性测试 取产品样品取产品样品10ml10ml，置于，置于200ml200ml量筒中，加水至量筒中，加水至150ml150
16、ml后摇匀，静置后摇匀，静置72h72h后观察有无凝胶、分层、后观察有无凝胶、分层、破乳现象。破乳现象。 6 6 机械稳定性测试机械稳定性测试 取产品样品取产品样品150ml150ml，置于烧杯中，然后以（，置于烧杯中，然后以（800-1000800-1000）r/minr/min的转速搅拌的转速搅拌10min10min， 之后静置之后静置30min30min后进行观察有无凝胶、分层、破乳现象。后进行观察有无凝胶、分层、破乳现象。丙烯酸乳液讲义乳液的常规检测指标及方法 7 7 固含量测定固含量测定 在直径在直径50mm50mm的培养皿中倒入的培养皿中倒入3-43-4克乳液，克乳液，120120
17、烘烘1.5h1.5h，称量后，计算其固含量。，称量后，计算其固含量。 8 8 最低成膜温度测定最低成膜温度测定 用最低成膜温度测定仪进行检测。用最低成膜温度测定仪进行检测。 9 9 粘度测定粘度测定 用用NDJ-1NDJ-1旋转粘度剂进行测定。旋转粘度剂进行测定。 10 PH10 PH值测定值测定 用用PHPH计或精密试纸测定。计或精密试纸测定。 11 11 成膜性测定成膜性测定 用用100m100m湿膜涂布器在玻璃板上制备乳液膜，在规定温度下湿膜涂布器在玻璃板上制备乳液膜，在规定温度下2h2h后观察其成膜是否平整、连续。后观察其成膜是否平整、连续。 12 12 胶膜耐水性胶膜耐水性 用用10
18、0m100m湿膜涂布器在玻璃板上制备乳液膜在湿膜涂布器在玻璃板上制备乳液膜在3030条件下成膜干燥条件下成膜干燥24h24h，泡入去离子水中，泡入去离子水中，24h24h后观察其耐水泛白情况。后观察其耐水泛白情况。 对于一般的出厂检测只检测乳液的外观、粘度、对于一般的出厂检测只检测乳液的外观、粘度、PHPH值、固含量、成膜性，其它指标只有在产值、固含量、成膜性，其它指标只有在产品配方发生变动或一年进行一次全项检测。品配方发生变动或一年进行一次全项检测。丙烯酸乳液讲义圣光乳液产品的主要指标 名称名称名称名称/ / / /型号型号型号型号固含量固含量固含量固含量粘度粘度粘度粘度(mpa.s)(mp
19、a.s)(mpa.s)(mpa.s)Tg()Tg()Tg()Tg()PHPHPHPH值值值值特点及用途特点及用途特点及用途特点及用途SG-B01SG-B01苯丙乳液苯丙乳液462%462%800-1200800-120025257-97-9成膜透明性、耐水性好，成膜透明性、耐水性好，优优异的异的钙钙离子离子稳稳定性，适用于制作中定性，适用于制作中低档内外低档内外墙墙涂料和涂料和腻腻子。子。SG-B02SG-B02硅改性苯丙乳液硅改性苯丙乳液482%482%1000-15001000-150024247-97-9优优良的耐水性和突出的增稠良的耐水性和突出的增稠稳稳定性，适用于定性，适用于经济经济
20、型外型外墙墙涂料及涂料及普通真石漆普通真石漆SG-B03SG-B03真石漆乳液真石漆乳液462%462%700-1600700-160032327-97-9高光高光泽泽、抗吸水泛白、抗老化、耐沾、抗吸水泛白、抗老化、耐沾污污、不黄、不黄变变，适用于制作，适用于制作真石漆真石漆SG-G01SG-G01高硅硅丙乳液高硅硅丙乳液501%501%200-400200-40031317-97-9优异的耐水性、耐侯性、耐高低温性、抗沾污性，优异的耐水性、耐侯性、耐高低温性、抗沾污性，适用于做高适用于做高耐候外耐候外墙墙漆。漆。SG-G02SG-G02硅丙乳液硅丙乳液491%491%1200-1600120
21、0-160024247-97-9耐水性、耐侯性、耐高低温性、抗沾污性，耐水性、耐侯性、耐高低温性、抗沾污性，适用于做中、高档适用于做中、高档外外墙墙漆。漆。SG-C61SG-C61纯纯丙乳液丙乳液501%501%100-250100-25027277-97-9高光高光泽泽、强强附着、高耐水、超耐候，适用于做高档外附着、高耐水、超耐候，适用于做高档外墙墙漆。漆。SG-C38SG-C38弹弹性乳液性乳液501%501%200-400200-400-23-237-97-9高高弹弹性、抗性、抗积尘积尘、耐水性好，适用于做、耐水性好，适用于做弹弹性内外性内外墙墙涂料涂料SG-R01SG-R01封封闭闭乳
22、液乳液301%301%2-122-126 67-97-9耐水、耐碱、渗透性耐水、耐碱、渗透性强强、高粘接力、用于封、高粘接力、用于封闭闭易泛碱、泛易泛碱、泛盐盐的的墙墙面面SG-R03SG-R03腻腻子乳液子乳液542%542%2000-30002000-3000-8-87-97-9具有持久柔具有持久柔韧韧性、抗开裂、高粘接、耐水性好，抗碱性好，适性、抗开裂、高粘接、耐水性好，抗碱性好，适用于制作用于制作弹弹性性腻腻子和柔性子和柔性腻腻子子TSL-1600TSL-1600苯丙乳液苯丙乳液482%482%1000-15001000-150020207-97-9优异的耐水性和耐候性。适用于半光、无
23、光内外墙乳胶漆，性优异的耐水性和耐候性。适用于半光、无光内外墙乳胶漆，性价比突出。价比突出。TSL-1700TSL-1700苯丙乳液苯丙乳液482%482%1100-16001100-160020207-97-9防水性、抗碱性、保光性均好，适用于制备各种半光、无光乳防水性、抗碱性、保光性均好，适用于制备各种半光、无光乳胶漆及厚质砂浆涂料。胶漆及厚质砂浆涂料。TSL-1801TSL-1801保温乳液保温乳液551%551%500-1800500-1800-10-107-97-9具有非常好的韧性和水泥配伍性，用于制造具有优良弹性和粘具有非常好的韧性和水泥配伍性，用于制造具有优良弹性和粘接力的外墙保
24、温系统聚合物砂浆及粘合剂。接力的外墙保温系统聚合物砂浆及粘合剂。TSL-1802TSL-1802防水乳液防水乳液532%532%500-1800500-1800-10-107-97-9具有突出的水泥配伍性、良好的拉伸具有突出的水泥配伍性、良好的拉伸强强度和延伸率以及极低的度和延伸率以及极低的吸水率，适用于制作吸水率，适用于制作JSJS防水涂料。防水涂料。TSL-1900TSL-1900弹弹性乳液性乳液501%501%50-40050-400-16-167-97-9优优良的良的弹弹性、抗性、抗积尘积尘、耐水性好，适用于做、耐水性好，适用于做经济经济型型弹弹性内外性内外墙墙涂料涂料丙烯酸乳液讲义乳
25、液产品在华东地区的主要竞争对手乳液产品在华东地区的主要竞争对手 日日照照广广大大、垦垦利利金金友友来来、青青州州万万利利、青青州州宝宝达达、河河北北新新光光、江江苏苏日日出出、国国民民淀淀粉粉、罗罗门门哈哈斯斯、巴巴斯斯夫夫、北北京京东东方方、北北京京雅雅克克力力、上上海海保保利利佳佳、广广东东巴巴德德夫夫等等，这这此此公公司司主主要要以以低低档档苯苯丙丙乳乳液液作作为为其主打产品，只有罗门哈斯、国民淀粉、巴斯夫定位于高端产品。其主打产品，只有罗门哈斯、国民淀粉、巴斯夫定位于高端产品。国外：国外： 国民淀粉、巴斯夫、罗门哈斯、国民淀粉、巴斯夫、罗门哈斯、长三角：长三角： 江苏日出、上海保丽佳、
26、江阴国联江苏日出、上海保丽佳、江阴国联珠三角珠三角: : 巴德夫、广东天银、台湾长兴巴德夫、广东天银、台湾长兴山东地区：日照广大、垦利金友来、青州宝达、青州贝特、宁津五湖山东地区：日照广大、垦利金友来、青州宝达、青州贝特、宁津五湖北京周边：北京亚克力、北京互益、北京东联、北京宝威、东方永宇、北京周边：北京亚克力、北京互益、北京东联、北京宝威、东方永宇、北京科信、科之信北京科信、科之信河北：河北： 河北新光、河北新光、丙烯酸乳液讲义乳胶漆乳胶漆的基本概念及组成 乳胶漆主要是聚合物颗粒水分散体和颜料颗粒水分散体的混合物，乳胶漆主要是聚合物颗粒水分散体和颜料颗粒水分散体的混合物，但仅此两者很难成为优
27、质的涂料。没有好的施工性能就得不到好但仅此两者很难成为优质的涂料。没有好的施工性能就得不到好的漆膜，必须添加各种助剂才能达到所要求的施工性能和成膜质的漆膜，必须添加各种助剂才能达到所要求的施工性能和成膜质量。乳胶漆的主要组份列出如下：量。乳胶漆的主要组份列出如下：乳胶漆乳液： 醋丙 纯丙 苯丙等颜填料：着色 体质 防锈 特殊 功能颜料等 稀释剂：水助剂：润湿分散剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂、防霉剂、成膜助剂、PH值调节剂、冻融稳定剂等丙烯酸乳液讲义乳液在乳胶漆中的功能乳液在乳胶漆中的功能 乳液在乳胶漆中作为基料，开膜后抓住颜填料，附着在墙体上形成涂膜，提供涂层基本物理性能及各种耐受性，是乳胶漆中最关键的组份。 乳液是在表面活性剂存在下进行聚合反应所制备的聚合物水分散体。乳液聚合物的分子量高，并且分子量分布狭窄，所以作为涂料的成膜物有较好的机械性能。涂料用聚合物乳液品种主要有三大系列，即醋酸乙烯均/共聚物（醋丙）乳液，（甲基）丙烯酸酯（纯丙）共聚物乳液，以及苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（苯丙）乳液。其中纯丙乳液和硅丙乳液多用于外墙涂料，而苯丙、醋丙乳液用于内墙涂料较多。丙烯酸乳液讲义乳胶漆成膜过程乳胶漆成膜过程 丙烯酸乳液讲义乳液型涂料生产工艺丙烯酸乳液讲义2万吨丙烯酸乳液自动化生产线丙烯酸乳液讲义丙烯酸乳液讲义
