【摘 要】
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随着世界各国环境法规的日益严格,在涂料、油墨等高污染行业中开发使用水性环保产品已成为当前国际上的趋势。聚丙烯酸酯乳液因其保色性和保光性好、成本低,是目前水基产品中应用最广泛的成膜树脂（或连接料）之一。聚丙烯酸酯乳液通常是用传统的非反应性小分子乳化剂合成的。乳化剂对于乳液聚合过程和乳液性能有着极其重要的影响。小分子乳化剂通过物理吸附的形式附着在乳胶颗粒的表面,承受电解质的能力较差,容易从乳胶粒子表面
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随着世界各国环境法规的日益严格,在涂料、油墨等高污染行业中开发使用水性环保产品已成为当前国际上的趋势。聚丙烯酸酯乳液因其保色性和保光性好、成本低,是目前水基产品中应用最广泛的成膜树脂（或连接料）之一。聚丙烯酸酯乳液通常是用传统的非反应性小分子乳化剂合成的。乳化剂对于乳液聚合过程和乳液性能有着极其重要的影响。小分子乳化剂通过物理吸附的形式附着在乳胶颗粒的表面,承受电解质的能力较差,容易从乳胶粒子表面脱附,导致其钙离子稳定性低,从而影响涂料、油墨等产品的稳定性等实际使用性能。另外,小分子乳化剂在乳液成膜过程中容易迁移到两相界面,导致成膜速度慢、耐水性差、附着力差等问题。此外,在乙醇浓度较大的环境中,乳胶粒子上的乳化剂容易被乙醇所溶解脱附,导致乳胶粒子的聚并,从而引起乳液絮凝或者破乳。本论文以提高丙烯酸乳液及其相应水性油墨的耐乙醇稳定性、乳液与色浆的匹配性以及在聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等非极性塑料基材上的附着力等性能为目的,开展阴/非离子反应性乳化剂复配体系对乳液的耐乙醇稳定性及其制备的水性油墨的性能（在（双向拉伸聚丙烯）BOPP、PE等非极性塑料基底上的附着力,油墨的干燥速度,乳液与色浆的匹配性等性能）的影响的研究,同时还研究了金属离子交联剂对乳液耐乙醇稳定性以及乳液成膜的交联密度等性能的影响。本论文主要工作如下:1)以反应性阴/非离子乳化剂复配体系为对象,研究了反应性非离子乳化剂对丙烯酸核-壳乳液性能的影响。发现反应性非离子乳化剂相对传统非离子小分子乳化剂,能够有效提高乳液的钙离子稳定性。其中,反应性非离子乳化剂用量越多,钙离子稳定越好,但过多的非离子乳化剂的使用,会明显增大乳液的粒径及聚合反应的凝胶量。对几种研究的乳化体系来说,当反应性阴离子乳化剂和反应性非离子乳化剂的质量比为1.5:1时,所制备的乳液的粒径小、乳液凝胶率低,乳液耐Ca Cl2稳定性从参比样品的5%提升至25%,乳胶膜吸水率从10.6%降低至7.76%,耐乙醇稳定性达到30%,并显著提高了乳液与市售的各种色浆的匹配性。其所配制的油墨在塑料基材BOPP、PE上的附着力优异,其中黄墨在BOPP膜上的附着力从92%提高到99%,蓝墨从93%提高到99%;黄墨在PE膜上的附着力从99%提高到100%,蓝墨从99%提高到100%。2)以SR-10为阴离子乳化剂,分别与反应性非离子乳化剂A、B、C、D复配,研究其配比与用量对聚合反应和乳液性能的影响。发现上述乳化剂体系中,当阴/非离子乳化剂质量比为1.5:1时,所制备的乳液的粒径较小,凝胶率很低。相比参比乳液,乳液耐乙醇稳定性均得到提高,而且油墨在塑料基材BOPP、PE膜上的附着力明显提高,同时乳胶膜的交联密度大。反应性非离子乳化剂提供的空间位阻作用可以有效提高乳液的耐乙醇稳定性。当反应性非离子乳化剂B与反应性阴离子乳化剂SR-10复配时,乳液的耐乙醇稳定性最好。3)使用自制的乳液制备的水性油墨与市售乳液Neo Cryl A-1091配制的油墨进行性能对比,发现自制乳液所制备的水墨,在塑料基材上的附着力、印品的耐湿摩擦性能、耐双氧水牢度等性能均优于或与市售样品相当。其中X-10/Y-10体系的耐双氧水牢度超过100次,而市面乳液Neo Cryl A-1091所制墨膜仅为62次;在耐湿摩擦测试中,SR-10/A体系与X-10/Y-10体系的耐湿摩擦次数均超过100次,而市面乳液Neo Cryl A-1091所制样条仅为62次。4)研究了氧化锌金属离子交联剂的加入对乳液耐乙醇稳定性及其油墨性能的影响,发现采用金属离子与酮肼双交联体系搭配使用时,利用氧化锌形成的Pickering乳液,可以使乳液的耐乙醇稳定性得到显著提高,从而将其相应水性油墨的耐乙醇稳定性提高到超过40%。
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