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乳液基础知识培训山东圣光化工集团有限公司魏志华2009年2月乳液的发展及定义•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、乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组份组成。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应用领域之一。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。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、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。乳化剂•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）亲水基（羧酸钠）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达到一定浓度后，乳化剂分子开始形成聚集体（约50～150个分子），称为胶束乳化剂•形成胶束的最低乳化剂浓度，称为临界胶束浓度(CMC)•不同乳化剂的CMC不同，愈小，表示乳化能力愈强•胶束的形状胶束的大小和数目取决于乳化剂的用量乳化剂用量多，胶束的粒子小，数目多球状(低浓度时)直径40～50Å棒状(高浓度时)直径100～300nm乳液聚合模型单体液滴•聚合过程•根据聚合物乳胶粒的数目和单体液滴是否存在，乳液聚合分为三个阶段：•Ⅰ阶段Ⅱ阶段Ⅲ阶段•乳胶粒不断增加恒定恒定•胶束直到消失－－•单体液滴数目不变直到消失－•体积缩小•RP不断增加恒定下降引发剂、分散介质•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。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性。丙烯酸乳液的分类•乳液按产品用途可以分为：内墙乳液、外墙用乳液、弹性乳液、防水乳液、封闭乳液等；•按产品的组成可以分为：纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液等。乳液的基本性能•1、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,检测方法通常用5%CaCl2进行检测.•2、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.•3、冻融稳定性•因乳液组成中一半是水,受冻后使介质变成冰,产生强大的冰压,使得护层—5双电层破坏面造成破乳,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.•4、稀释稳定性•稀释稳定性是指乳液加水稀释后的稳定性.•5、量低成膜温度(MFFT)•MFFT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透明薄膜时的温度即为MFFT.•MFFT过高会造成龟裂现象,可加入成膜助剂Texanol等进行调节.•6、玻璃化温度(Tg)•玻璃化温度(Tg)是指高聚物由弹性状态转变为玻璃态的温度.•Tg高膜硬度好耐沾污性好,相对来讲MFFT也高,如使用不当,容易产生龟裂等现象.•Tg低膜较软,发粘耐沾污性差乳液的常规检测指标及方法•1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。•2Ca2+稳定性测试•取产品样品16ml，置于直径18ml×180ml试管中，加入4ml5%氯化钙溶液，摇匀，静置1，24，48h后观察有无凝胶、分层、破乳现象。•3高温稳定性测试•取产品样品50ml,置于100ml具塞三角瓶中，盖好瓶塞，在60℃恒温箱中100h•后观察（表面结膜为正常）有无凝胶、分层、破乳现象。•4耐酸碱稳定性测试•取产品样品5ml，分别置于两只直径18mm×180mm试管中，然后向两只试管中分别加入1%盐酸5ml，1%氢氧化钠5ml，充分摇匀，静置10min后观察有无凝胶、分层、破乳现象。•5稀释稳定性测试•取产品样品10ml，置于200ml量筒中，加水至150ml后摇匀，静置72h后观察有无凝胶、分层、破乳现象。•6机械稳定性测试•取产品样品150ml，置于烧杯中，然后以（800-1000）r/min的转速搅拌10min，•之后静置30min后进行观察有无凝胶、分层、破乳现象。乳液的常规检测指标及方法•7固含量测定•在直径50mm的培养皿中倒入3-4克乳液，120℃烘1.5h，称量后，计算其固含量。•8最低成膜温度测定•用最低成膜温度测定仪进行检测。•9粘度测定•用NDJ-1旋转粘度剂进行测定。•10PH值测定•用PH计或精密试纸测定。•11成膜性测定•用100μm湿膜涂布器在玻璃板上制备乳液膜，在规定温度下2h后观察其成膜是否平整、连续。•12胶膜耐水性•用100μm湿膜涂布器在玻璃板上制备乳液膜在30℃条件下成膜干燥24h，泡入去离子水中，24h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、PH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。圣光乳液产品的主要指标名称/型号固含量粘度(mpa.s)Tg(℃)PH值特点及用途SG-B01苯丙乳液46±2%800-1200257-9成膜透明性、耐水性好，优异的钙离子稳定性，适用于制作中低档内外墙涂料和腻子。SG-B02硅改性苯丙乳液48±2%1000-1500247-9优良的耐水性和突出的增稠稳定性，适用于经济型外墙涂料及普通真石漆SG-B03真石漆乳液46±2%700-1600327-9高光泽、抗吸水泛白、抗老化、耐沾污、不黄变，适用于制作真石漆SG-G01高硅硅丙乳液50±1%200-400317-9优异的耐水性、耐侯性、耐高低温性、抗沾污性，适用于做高耐候外墙漆。SG-G02硅丙乳液49±1%1200-1600247-9耐水性、耐侯性、耐高低温性、抗沾污性，适用于做中、高档外墙漆。SG-C61纯丙乳液50±1%100-250277-9高光泽、强附着、高耐水、超耐候，适用于做高档外墙漆。SG-C38弹性乳液50±1%200-400-237-9高弹性、抗积尘、耐水性好，适用于做弹性内外墙涂料SG-R01封闭乳液30±1%2-1267-9耐水、耐碱、渗透性强、高粘接力、用于封闭易泛碱、泛盐的墙面SG-R03腻子乳液54±2%2000-3000-87-9具有持久柔韧性、抗开裂、高粘接、耐水性好，抗碱性好，适用于制作弹性腻子和柔性腻子TSL-1600苯丙乳液48±2%1000-1500207-9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。TSL-1700苯丙乳液48±2%1100-1600207-9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。TSL-1801保温乳液55±1%500-1800-107-9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接力的外墙保温系统聚合物砂浆及粘合剂。TSL-1802防水乳液53±2%500-1800-107-9具有突出的水泥配伍性、良好的拉伸强度和延伸率以及极低的吸水率，适用于制作JS防水涂料。TSL-1900弹性乳液50±1%50-400-167-9优良的弹性、抗积尘、耐水性好，适用于做经济型弹性内外墙涂料乳液产品在华东地区的主要竞争对手•日照广大、垦利金友来、青州万利、青州宝达、河北新光、江苏日出、国民淀粉、罗门哈斯、巴斯夫、北京东方、北京雅克力、上海保利佳、广东巴德夫等，这此公司主要以低档苯丙乳液作为其主打产品，只有罗门哈斯、国民淀粉、巴斯夫定位于高端产品。国外：国民淀粉、巴斯夫、罗门哈斯、长三角：江苏日出、上海保丽佳、江阴国联珠三角: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、科之信河北：河北新光、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，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。乳胶漆成膜过程乳液型涂料生产工艺2万吨丙烯酸乳液自动化生产线