摘 要

进入21世纪，环境问题引起各个国家的重视。其中在工业生产上，溶剂型丙烯酸树脂由于其带来较高的VOC排放量，渐渐淡出人们视线。而低污染，高性能，多应用的环境友好型水溶性丙烯酸树脂涂料受到更多人的青睐，发展这种绿色型产品与我国节能减排的政策相吻合，因而逐渐成为未来涂料技术的发展趋势。

甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸正丁酯（BA）和丙烯酸（AA）作为主要单体，甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)作为功能单体，去离子水作为溶剂，十二烷基硫酸钠(SDS)与OP-10作为复配型乳化剂，过硫酸铵(APS)为引发剂，氨水为中和剂，预乳化半连续种子乳液法制备水溶性丙烯酸树脂。树脂的玻璃化转变温度(Tg)取决于软硬单体的比例。通过调节软硬单体比例，反应温度及滴加时间进行对比实验，当软单体与硬单体的比例为57:39，反应温度是80℃和滴加时间为3.5h时，所制备的产物性能优异。

关键词：水溶性丙烯酸树脂；乳液聚合；涂料；软硬单体比例

Study on Synthesis of Waterborne Acrylate

Resin and Characterization

Abstract

Entered in twenty-first Century, the environmental problems caused the attention of each country. In the industrial production, solvent based acrylic resin due to its high VOC emissions, and gradually fading out of sight. The low-pollution, high-performance, environmentally friendly water- acrylic resin coatings applications are attracted by more and more people, developing such green products and our policy of energy saving emission recuction coincide, thus becoming the future trend of coating technology.

  Methyl methacrylate (MMA), butyl acrylate ( BA), acrylic acid (AA) as main monomers, 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) as the functional monomer, deionized water as the solvent, sodium dodecyl sulfate (SDS) and OP-10 as complex emulsifier, ammonium persulfate (APS) as initiator, ammonia as a neutralizing agent, pre-emulsified semi - continuous seed emulsion polymerization of water-based acrylic resin. The glass transition temperature of the resin (Tg) depends on the ratio of hard and soft monomers. By adjusting the ratio of hard and soft monomers, the reaction temperature and the dropping time of comparative tests, when the ratio of the soft monomer and the hard monomer is 57:39, and the reaction temperature is 80℃ and the dropping time of 3.5h,the preparation of the resin with excellent performance.

Key words：water-borne acrylic resin; emulsion polymerization; coating; ratio hard and soft monomer

目 录

摘 要 Ⅱ

Abstract Ⅲ

第一章 绪论 1

1.1涂料概述 1

1.2水溶性丙烯酸树脂概况 1

1.2.1水溶性丙烯酸树脂的特点 1

1.2.2 水溶性丙烯酸树脂的分类 2

1.2.3 水溶性丙烯酸树脂的合成方法 3

1.2.4 水溶性丙烯酸树脂的构成 4

1.3 本论文研究的意义、内容 5

1.3.1 本论文研究的意义 5

1.3.2 本论文研究的内容 5

第二章 水溶性丙烯酸树脂的制备与性能 7

2.1 前言 7

2.2 实验原理 7

2.2.1 半连续滴加方式的优势 7

2.2.2 预乳化工艺 8

2.2.3种子乳液聚合 8

2.2.4 反应机理 9

2.3 实验部分 10

2.3.1 仪器设备 11

2.3.2 原材料与试剂 11

2.3.3 改性水溶性丙烯酸树脂的制备 12

2.4 测试 13

2.4.1 树脂外观测试 17

2.4.2 树脂黏度的测定 13

2.4.3 固含量的测定 14

2.4.4 产物pH值的测定 14

2.4.5 OH值的测定 14

2.5 结果与讨论 14

2.5.1 软硬单体比例对树脂性能的影响 14

2.5.2 HEMA的含量对树脂性能的影响 15

2.5.3 反应温度对树脂性能的影响 15

2.5.4 滴加时间对树脂性能的影响 16

2.5.5 搅拌速度对树脂性能的影响 16

2.5.6 树脂成膜性能的研究 16

2.5.7 数据分析 16

2.6 本章小结 23

结论 24

参考文献 25

致谢 27

第一章 绪论

1.1涂料概述

涂料以前叫油漆，即涂于被装饰、被保护的物质表面形成牢固均一的固态薄膜。制备过程中可以添加颜料或其他助剂。它可以是无机的，如硅酸盐系、有机硅类和电镀锌等。也可以是有机的，常见的有水乳型涂料和水溶型涂料。其中有机高分子涂料占据涂料的主要地位。涂料可分为溶剂型涂料、金属涂料、珠光涂料和水性涂料等。

涂料是重要的化工材料，广泛应用于电器、印刷业、奢侈品、航空航天、建筑等领域。例如，阻燃涂料应用在大型公共场所，可以提高建筑的耐火性，给消防带来很大便利；吸波涂料应用在军事领域，有效避免雷达的追踪，从而达到隐身效果；阻尼涂料可以吸收声波，大大降低了城市的噪音污染。