乳液涂料发展新动向

1、乳液涂料发展新动向乳液聚合的历史至今已有 80 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、分散聚合等多种技术。乳液聚合的应用已经非常广泛，主要分 为三个方面：一是 聚合后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、 免疫试剂的载体等。其中，乳液涂料已成为乳液制品最重要的 组成部分之一。丙烯酸酯类聚合物以其优越的成膜性、良好的耐油性和耐候性、优良的粘接性，在 众多 聚合物乳液产品中成为了佼佼者。 引入硬单体苯乙烯的丙烯酸酯类乳液体系， 简称 为苯丙乳

2、液， 具有较高的耐候性、保色性、抗污性等，其成本较纯丙乳液低，故而成为 最通用、最常见的乳 液品种。苯丙乳液主要用作胶粘剂。作为胶粘剂，其硬度高，耐水 性好。另外，它还可广泛用 作外墙、内墙涂料，地板上光剂，彩砂涂料，凹凸底漆，真 石漆等。我国从 20 世纪 70 年代 起开始研制苯丙乳液体系， 80 年代正式投入使用。 随着 核壳技术、互穿聚合物网络及无皂 乳液聚合的研究进展，对苯丙乳液的研究取得了一系 列成果。环境与健康是 21 世纪人类最重要的主题之一。为了创造一个清洁舒适的生活环境 和持 续发展的经济环境，各个国家对污染的控制逐步严格化。溶剂型涂料因溶剂不可避 免的挥发性 对空气易于造

3、成污染，使其应用日益受到限制，进而致使涂料领域的品种结 构发生了重大的变 化。而水性涂料无污染，生产工艺及设备与传统的溶剂型涂料相似， 此外水性涂料还具有可实 现电泳涂装，富于反应性等优点，从而成为发达国家年增长率 最快的涂料品种。乳液涂料替代溶剂型涂料的关键技术是涂膜硬度及耐候性等性能的挑战， 这是普通 乳液 产品难以实现的目标。该领域的科技工作者对此进行了更加深入而又广泛的研究， 取得了突破 性进展。其中，具有代表性的体系有室温交联固化乳液体系、双重交联核壳 结构乳液体系及纳 米粒子聚合物复合乳液体系等。室温交联技术的开发，为乳液涂料的发展带来新的生机。与较高温度下实现交联反 应相 比，室

4、温交联乳液体系有着明显的优势。不仅其成膜物具有稳定的交联结构，还具 有良好的耐 水、 耐酸碱、抗污染和优良的机械性能， 而且在施工中无需加热， 节约能源， 大大地扩展 了其应用范围。缺点是功能单体的价格较贵，其成本高于普通乳液涂料。为 此，有机硅改性丙 烯酸酯类聚合物的研究成为一大热点。 有机硅主要是由硅原子和氧原 子等交替组成的合成高分 子材料，兼具有机和无机物的性能，具有优良的耐高低温、耐 紫外线和红外辐射、耐氧化降解 以及电绝缘性和弹性。他们可以是低或高粘度的液体， 也可以是固体树脂或橡胶体。随着新型 涂料的不断研究、开发和改进，有机硅作为耐候 涂料、耐热涂料、耐热电绝缘涂料、水性涂料

5、和隔离涂料及其作为涂料助剂方面均得到 广泛的应用和发展。 改性的方法有物理共混法和化学 反应改性两种，化学改性的产品比 单纯物理共混改性好。化学改性主要是在有机硅柔性的硅氧 烷链的末端或侧基上引入活 泼的官能团，与其他高分子结合生成嵌段、 接枝或互穿网络共聚物。双重交联核壳结构乳液体系是一种核体微交联、壳体室温外交联的新型核壳结构产 品。 通过调整核体微交联程度、核壳尺寸比例，改变组成结构特性，进一步提高产品性 能，尤其是 涂膜硬度。它为开拓性能优异的系列乳液涂料产品奠定了更加坚实广泛的理 论和应用基础。纳米高分子复合材料是近年来高分子材料科学中发展十分迅速的新领域， 是获取高 性能复合材料的

6、重要技术之一。纳米粒子 / 聚合物复合乳液体系亦是新型乳液体系研究 的热点 领域。这种新型复合乳液体系可以将无机材料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与 高分子材料的 韧性完美地结合起来，为制备阻燃、耐候、防辐射等各种功能性新型涂料 产品奠定理论和应用 基础，开辟复合乳液产品的新时代。纳米粒子 / 聚合物复合乳液体 系面临的技术难点是如何保 证无机粒子以纳米尺寸分散在聚合物中。 目前纳米粒子 / 高 分子复合乳液体系的制备方法，主要是以现有的纳米粉体为原料，尚未实现真正的纳米 粒子单 分散。清华大学选用一种全新的工艺与思路， 即在无机粒子制备过程中对其表面进行化学 改性， 以分子设计思路为出发点，把无机纳米粒子、表面化学改性剂及聚合单体在制备 过程中有机地 结合起来，从无机分散粒子的制备，到纳米粒子的表面化学改性，直至原 位聚合，形成复合材 料，制备出真正为高分子复合材料所需的无机纳米分散粒子，可有 效地避免纳米粒子的收集与 存放中存在的问题。在纳米粒子的制备过程中，通过控制反 应条件，增加新鲜粒子表面活性， 以利于其表面化学改性的进行，为纳米粒子与有机相 之间的有效结合奠定了物质基础。该项研 究现已取得初步成果，成功地合成出稳定的纳 米氢氧化镁 / 苯丙聚合