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　　3.4 引發(fā)劑用量對(duì)聚合乳液的影響

　　引發(fā)劑是乳液聚合配方中最重要的組分之一，引發(fā)劑的種類和用量直接影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，并影響聚合反應(yīng)速率和乳液聚合過程，對(duì)所采用的引發(fā)劑有著特殊的要求[9]。

　　本論文采用過硫酸銨為引發(fā)劑，過硫酸銨（APS）有比過硫酸鉀（KPS）更好的溶解性。過硫酸銨在水相中受熱分解產(chǎn)生自由基，當(dāng)APS用量過小時(shí)，引發(fā)的自由基少，聚合反應(yīng)慢，聚合不完全，導(dǎo)致單體轉(zhuǎn)化率低；另一方面，引發(fā)劑分解，形成離子“碎片”，在乳液粒子表面起穩(wěn)定作用，當(dāng)離子“碎片”較少，粒子表面電位下降，致使粒徑增大甚至相互粘結(jié)，乳液體系遭到破壞[10]。當(dāng)APS 用量加大時(shí)，體系中自由基數(shù)目增多，聚合速率加快，體系粘度上升，成核粒子數(shù)目增多，乳液粒徑減小，反應(yīng)熱難以排出，乳液容易產(chǎn)生暴聚；另一方面引發(fā)劑用量過大時(shí)，容易使乳液聚合過程的穩(wěn)定性降低，凝膠增大，主要是因?yàn)檫^量的引發(fā)劑和乳化劑起到了電解質(zhì)的作用。因此引發(fā)劑用量的選擇必須適量，過多或過少都會(huì)影響聚合乳液的性能。APS的用量一般為單體的0.2%～0.8%，本論文中選擇引發(fā)劑為單體的0.5%，得到了綜合性能良好的苯丙乳液，其單體轉(zhuǎn)化率達(dá)98%以上，產(chǎn)生的凝膠量少，乳液穩(wěn)定，粒徑較小。故選擇引發(fā)劑用量為0.5%。

　　3.5 苯乙烯用量的影響

　　3.5.1 苯乙烯用量對(duì)乳液性能的影響

　　固定乳化劑用量2.5%、引發(fā)劑用量0.5%，保持BA、EA、AA等的用量不變，在相同的聚合溫度及聚合反應(yīng)時(shí)間下通過調(diào)節(jié)不同的MMA/St配比（質(zhì)量比）合成聚合乳液，所得乳液的各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)見表1。

　　表1 苯乙烯用量對(duì)乳液性能的影響

　　由表1 可見，隨著苯乙烯含量的增加聚合乳液的穩(wěn)定性降低，產(chǎn)生的凝膠量增加，凝聚率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，苯乙烯完全取代甲基丙烯酸甲酯時(shí)產(chǎn)生的凝膠量最多，凝膠率可達(dá)2.82%。伴隨著乳液穩(wěn)定性的降低，單體的轉(zhuǎn)化率也隨著苯乙烯含量的增加而降低，之所以產(chǎn)生這些變化主要是受單體在共聚物中的溶解性、單體的相容性、親水性以及分子量等因素的影響[11]。純丙乳液中丙烯酸乙酯與甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯的相容性好，三者共聚的鏈結(jié)構(gòu)均勻，乳液穩(wěn)定，而苯乙烯與丙烯酸酯類單體的相容性稍差，勢(shì)必影響單體轉(zhuǎn)化率及聚合乳液的穩(wěn)定性；同時(shí)苯乙烯單體在水中溶解度很小，只有0.027%（25℃）[12]，而MMA 為1.5%，也直接影響了聚合乳液的穩(wěn)定性及單體轉(zhuǎn)化率。從表1中還可得知聚合乳液的粒徑隨著苯乙烯含量的增加而上升，苯乙烯完全取代甲基丙烯酸甲酯時(shí)乳液粒徑可達(dá)到600nm以上，這是由于隨著St用量的增加，MMA相應(yīng)減少，水相成核幾率減小，乳膠粒數(shù)目減小、粒徑增大；此外苯乙烯參與共聚降低了聚合物乳膠粒的水溶性，需要較多的乳化劑來穩(wěn)定乳膠粒，相當(dāng)于乳化劑效率降低，導(dǎo)致乳膠粒數(shù)目減小，從而粒徑增大。當(dāng)MMA/St=6：4時(shí)，苯丙乳液的粒徑較小，轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)生的凝膠量少，為較優(yōu)的組合。

　　3.5.2 苯乙烯用量對(duì)涂膜吸水率的影響

　　將合成的不同MMA/St配比的苯丙乳液經(jīng)真空烘箱烘干，采用稱重法測(cè)定其涂膜吸水率，測(cè)試結(jié)果見圖5。

　　圖5 苯乙烯含量對(duì)涂膜吸水率的影響

　　由圖5 可見，隨著苯乙烯含量的增加，乳液的涂膜吸水率降低，且隨著苯乙烯含量的逐漸增大，涂膜吸水率變化趨緩。當(dāng)MMA/St=6：4即苯乙烯取代40%的甲基丙烯酸甲酯時(shí)，涂膜的吸水率可降到21%左右，而純丙乳液的涂膜吸水率達(dá)到40%甚至更高。因此通過苯乙烯改性丙烯酸酯乳液，引入疏水性較強(qiáng)、水汽透過率低的苯基，可顯著降低丙烯酸酯乳液的涂膜吸水率，大大改善純丙乳液的耐水性。

　　3.5.3 苯乙烯對(duì)乳液耐熱性的影響

　　將合成出的純丙乳液及苯丙乳液經(jīng)真空烘箱干燥成膜后，采用TG 209F1熱重分析儀測(cè)試，N2氣氛下，升溫速率20k/min，其熱失重曲線如圖6所示。

　　圖6 純丙與苯丙的TG曲線

　　由圖6 可知，苯乙烯改性的丙烯酸酯乳液耐熱性較純丙乳液有所提高，純丙乳液的的起始失重溫度在388.955℃，而苯丙乳液的起始失重溫度為392.076℃，這是由于苯乙烯鏈段的引入，可使主鏈變得僵硬，剛性增大[13]，抑制了聚合物分子的運(yùn)動(dòng)，從而提高了聚合物的耐熱性。