涂料工业是严重的污染源之一，全世界因生产溶剂型涂料每年排放到大气中的有机溶剂约1000万t。随着人类对环保及能源的重视，世界各国相继对涂料VOC严格控制，促进了水性涂料的发展。本文采用核壳乳液聚合工艺研制了一种硬度高、耐热性强、不回粘、丰满度高和耐水、耐醇性好的水性塑料涂料。该涂料在低温烘烤下成膜，可应用于ABS、PVC等常规塑料器件上。

1 实验部分
1．1 试剂
丙烯酸酯类、苯乙烯和甲基丙烯酸等单体，化学纯工业品{双丙酮丙烯酰胺(DAAM)；己二酸二酰肼，进口工业品；偶联剂KH-550和KH一570，丹阳市晨光偶联剂有限公司工业品。

1．2 苯丙核壳乳液的合成
(1)预乳化：将蒸馏水加到三口烧瓶中，加入乳化剂，在高转速下搅拌一段时间，加入单体，充分搅拌后即得预乳液；
(2)种子乳液聚合：将装有搅拌器、回流冷凝等的四口瓶置于装有控温装置的水浴中，加入蒸馏水、乳化剂、部分预乳液、碳酸氢钠，恒温水浴加热搅拌下使其充分溶解，升温到80~C，将搅拌调到较低转速，加入部分引发剂，待乳液呈蓝相后，开始滴加单体；
(3)壳聚合：在80~C下，向上述乳液中滴加预乳化的壳单体、剩余引发剂和功能单体，严格控制各个量的速度和时间，反应温度保持恒定；加料完毕后，体系升温到88~C左右，保温0．5h，然后降温到68~C，加入叔丁基过氧化氢和亚硫酸钠，反应1h；后降温到40~C，加氨水调pH值，出料过滤。
(4)塑料涂料的配制：在搅拌下向上述核壳乳液中加入纳米二氧化硅分散体、润湿分散剂、消泡剂等助剂，高速搅拌m，然后用氨水调节pH至8～8．5，搅拌0．5h，过滤后即得到水性纳米复合塑料涂料。涂膜常温干燥或低温烘烤，测定其性能。性能指标见表1。

2 结果与讨论
2．1 乳化体系的影响
在其它条件一定时，乳化剂的类型和用量是影响乳液聚合稳定性、聚合反应速率、乳液黏度、粒径、涂膜力学性能及耐水性等的重要因素。乳化剂使单体在水相介质中分散成微小的单体珠滴、提供引发聚合反应的场所，使聚合反应后形成稳定乳胶粒子。
非离子乳化剂增加乳液的化学稳定性，但对聚合反应速度有一定的影响，单独使用易出现沉淀和凝块；阴离子乳化剂能使聚合物的表面带负电荷，使聚合物相互排斥，降低粒径，提高其分散稳定性和增加乳液黏度，单独使用化学稳定性较差。因此将非离子型乳化剂和阴离子乳化剂复合使用，可以获得较好的乳化效果。试验中选用了复合乳化体系，其研究结果如表2所示。

由表2可以看出，乳化剂用量对乳液的黏度、残渣量、外观都有一定的影响。随着乳化剂用量的增加，乳液的残渣量逐渐减少，而乳液黏度单调变大，变蓝时间缩短。这是因为复合乳化剂用量增大时，体系生成的胶束数目增多，引发和反应速度加快，变蓝时间缩短，说明乳液生成合适的种核，乳胶粒子数目增多、残渣量变少、固含量增大、乳液的粒径变大、粒子的比表面积增、体系的黏度增大。当乳液用量超过临界胶束浓度时，过多的乳化剂已不起作用，反而会增加涂膜的吸水率，因此，乳化剂用量以单体总量的3．8％为好。

2，2 功能单体的影响
选择带有一定极性基团的多官能单体作为反应性功能单体，可使共聚物产生一定程度的交联，形成网络结构，在一定程度上提高了共聚物的刚性。由于极性基团的引入，提高了共聚物乳液的内聚力，同时提高涂膜的力学性能。实验中选择了MAA和HM两种功能单体配合使用。功能单体的加入方式对乳液性能的影响很大，亲水性单体易在水相中发生均聚反应，随着功能单体加入方式的不同，羧基分布也会发生变化。
研究结果表明，在反应后期加入功能性单体，有利于功能基分布于粒子表面。试验发现：功能单体作为核单体加入时，乳液黏度相当大，聚合稳定性差，残渣量也比较多；而功能单体作为壳单体在滴加的后半阶段加入时，所得乳液的性能较好。因为这样可以有效地抑制其在水相中的均聚，使含羧基或羟基单体均匀分布于乳液的粒子表层，增强乳胶粒的水和作用，阻碍了粒子问的凝聚，提高了乳液的稳定性。

2．3 引发体系的影响
丙烯酸酯类乳液含有水溶性官能团，聚合反应绝大多数属于自由基聚合反应，常用水溶性引发剂过硫酸盐和过氧化物引发氧化还原复合体系。单纯使用过硫酸盐为引发剂，反应产物剩余单体残留量较大，增加引发剂的量，则易使乳液的粒子变粗、粒径变大、反应稳定性差。而采用氧化剂引发氧化还原体系时，可获得较稳定的聚合过程，但反应条件要求高。若在反应前期加入过硫酸盐引发剂，后期补加叔丁基过氧化氧和亚硫酸钠组成的氧化还原体系，可使单体的转化率达到99．2％。引发剂用鼍对聚合反应的速率和乳液性能也产生影响，其影响结果见表3。

由表3可知，引发剂用量太少，反应速度太慢，剩余单体量太高，易出现分层；引发剂量太多，聚合不稳定，控制不当易产生凝胶。选用O．5％～0．6％的引发剂用量，可使制备的丙烯酸酯乳液呈现蓝光，乳液粒径小、稳定性好。