3.2 乳化剂对乳液性能的影响

　　在乳液聚合中，乳化剂起着非常重要的作用，主要表现为聚合前分散增溶单体，形成较稳定的单体乳化粒，提供单体聚合的场所；聚合后稳定乳胶粒子使之不发生凝聚，形成具有一定固含量和粘度的稳定聚合物乳液，并对单体在乳液中的聚合行为、乳胶粒子大小和分布、乳胶粒的性质有很大的影响[5]。

　　3.2.1 乳化剂的选择

　　本论文使用阴离子型乳化剂十二烷基硫酸钠（SDS）和非离子乳化剂OP-10进行复配。以使两种乳化剂分子交替吸附在乳胶粒子表面上，就相当于阴离子型乳化剂分子之间楔入非离子型乳化剂，这样既拉大了乳胶粒子表面上乳化剂分子之间的距离，又由于非离子乳化剂的静电屏蔽作用，大大降低了乳胶粒子的表面静电张力，从而增大了乳化剂的吸附牢度，使乳胶粒子具有良好的电解质稳定性和机械稳定性。同时，两种乳化剂复合使用，既使得乳胶粒之间存在很大的静电斥力，又在乳胶粒表面上形成很大的水化层，二者双重作用，产生协同效应，提高共聚物乳液的稳定性[6]。

　　3.2.2乳化剂用量的影响

　　固定反应时间2.5h，反应温度80℃，引发剂用量0.5%，阴/非离子乳化剂配比为1：2，考察乳化剂用量的影响规律。其用量分别为：1.0%、2.0%、2.5%、3.0%，4.0%。实验结果如图2、图3所示。

　　图2 乳化剂用量对凝聚率的影响

　　图3 乳化剂用量对单体转化率的影响

　　由图2、图3可见，随着乳化剂用量的增加，呈现出凝聚率降低和单体转化率升高的趋势。因为随着乳化剂用量的增加，体系中的胶束数量增多，形成更多更小的乳胶粒，延长了自由基的平均寿命，提供了更多的反应场所，从而提高了反应速率，减少了高危期的时间和降低了体系的自由能，进而减少了凝聚物的生成，提高了体系的稳定性。对于单体转化率的影响，因为在相同的反应时间里，反应速率高，单体转化率也相应提高[7]。实验结果表明，乳化剂用量越多对体系的稳定性和单体转化率越有利，但过多的乳化剂也必将影响其产品质量，聚合物的分子量、耐水性和剥离强度将有所下降，而太多会使乳液粒子大小不一，胶膜耐水性差，使用性能大为下降[8]。综合考虑乳化剂用量对乳液各项性能的影响 ，选择乳化剂用量为2.5%为宜，其转化率达98.24%，凝胶较小，乳液稳定。

　　3.3 聚合温度及反应时间对单体转化率的影响固定乳化剂用量2.5%、引发剂用量0.5%，保持MMA/BA/EA/AA各用量不变，分别研究了不同聚合温度下反应时间与单体转化率的关系，实验结果见图4。

　　图4 不同聚合温度下反应时间-转化率曲线

　　由图4 可见，聚合温度为75℃时，引发反应较慢，第一个20min时单体转化率为57%，而80℃与85℃均可达到70%以上。反应温度为80℃时，单体的反应活性增大，引发剂分解的速率加快，有利于加速聚合反应速度，在反应到100min左右时转化率就差不多能到达98%。而85℃聚合时尽管能达到更高的转化率，有更快的聚合反应速度，但与此同时，反应放热过快，聚合热不易排出，反应难以控制，会产生较多的凝聚物，降低乳液的稳定性，因此选择乳液聚合温度为 80℃。此外，由图4可以看出，在反应到达100min左右时即可达到较高的单体转化率，而且在反应后期单体转化率变化趋于平缓，因此本研究选择乳液聚合的反应时间为120min。