丁苯乳液的制备及应用

概述^[1]

丁苯乳液广泛用于纸张涂料的粘结，随着乳液应用工艺技术的改进和发展，对乳液的性能要求越来越高，要求乳液具有良好的工艺适用性，其中，最重要还是丁苯乳液的粘结性。目前商用丁苯乳液均以外反应性的表面活性剂作为乳化剂，包括阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。

理化性质^[2]

丁苯乳液结合的苯乙烯比例较高，因此，其通常具有较高的粘结力和结膜强度，机械及化学稳定性好，流动性、贮存稳定性均佳，填充量大等优点。由于引入了极性基团——羧基，导致制备的丁苯乳液具有较高的的结膜强度和粘结力，抗水可印刷性与耐磨性强，稳定性、流动性俱佳，填充量大，成模性好，机械、化学与冻融稳定性优异，本品与颜料、填料相容性好，贮存稳定性均较好。

为了提高丁苯胶乳或丁苯乳液的各项性能，现有技术已提出了多种方法，例如CN105294947A公开了一种造纸用高性能丁苯胶乳的制备方法，其所制备得到的乳液成功应用于纸张涂料，使得纸张的平滑度、油墨吸收性有所提高，但涂料层本身的粘结强度与纸张的耐水性不够理想，从而影响了产品质量与推广应用。

丁苯乳液

应用^[3]

丁苯乳液被广泛的用于纸张涂料的涂布工艺中，在应用过程中，对乳液的性能要求越来越高。随着造纸技术的不断发展与改进，人们对纸张的要求也越来越高；其中，最重要的就是涂布后纸张的表面强度以及平滑度。所以，在涂布中使用的丁苯胶乳也就有了新的挑战。中国专利CN105294947A公开了一种造纸用高性能丁苯胶乳的制备方法，制备得到的乳液应用于纸张涂料，具有良好的油墨吸收性以及粘结强度，但其在平滑度以及表面强度方面还有一定提升的空间。

制备^[2]

方法一：

步骤1、制备丁苯乳液基料，2000ml加压反应釜先抽真空，真空度为-0.095MPa，加入0.1g十二烷基硫酸钠、0.1g过硫酸钾、50g蒸馏水，完全溶解成水溶液，开启搅拌，升温至60℃；同时在60℃条件下滴加1g丙烯酸、20g丙烯酸甲酯、20g丙烯酸正丁酯、10g丁二烯、100g苯乙烯、0.2g正十二硫醇的混合单体，以及0.4g十二烷基硫酸钠、0.4g过硫酸钾、21.8g蒸馏水的混合水溶液；滴加时间6小时，滴加结束后继续在60℃保温4小时；反应产物冷却至25℃后，用5g20wt％氢氧化钠水溶液中和，经100目筛网过滤，制得丁苯乳液基料；所制得的丁苯乳液基料的固含量为59.7wt％，pH＝6.05(使用PHS-3C精密pH计测得)。

步骤2、制备丁苯乳液将步骤1制备的丁苯乳液基料200g与硅溶胶25g和2g去离子水加入1000ml四口烧瓶中混合，搅拌10分钟，制得丁苯乳液；所制得的丁苯乳液的固含量为57.15wt％，pH＝6.13(使用PHS-3C精密pH计测得)。

方法二：

先将2000ml加压反应釜抽真空，真空度-0.095MPa，加入0.1克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵，0.1克过硫酸钾，50克蒸馏水，完全溶解成水溶液，开启搅拌，升温至60℃；在60℃下滴加1克丙烯酸、10克丁二烯、100克苯乙烯、0.2克正十二硫醇、0.5克钛酸正丁酯的混合单体；同时滴加0.4克烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、0.4克过硫酸钾、21.8克蒸馏水的混合水溶液；滴加总时间为6小时。滴加结束后继续在60℃保温搅拌反应4小时；反应完成后，冷却至25℃，用5克20wt％氢氧化钠水溶液中和；经100目筛网过滤，得到丁苯乳液基料，固含量59.7wt％，pH＝6.05(使用PHS-3C精密pH计测得)。

方法三：

在1000ml加压反应釜中加入0.2g烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵，0.5g2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯，0.1g过硫酸钾，150g蒸馏水，完全溶解成水溶液。再加入丙烯酸0.5g，丁二烯10g，苯乙烯88.4g，正十二硫醇0.1g。在0.6MPa条件下进行搅拌加热，加热温度为70℃，时间为6小时，进行聚合反应。反应结束后，冷却至25℃，用0.2g三乙醇胺中和。经100目筛网过滤，得到丁苯乳液。经检测，固含量为40.25％，平均粒径101nm(使用Malven粒径仪测得)，pH值为8.95(使用PHS-3C精密pH计测得)。

主要参考资料

[1] 王培铭[1], 许绮[1], & J.Stark[2]. (2001). 桥面用丁苯乳液改性水泥砂浆的力学性能. 建筑材料学报(1).

[2] 王茹, 王培铭, WANGRu, & WANGPeiming. (2008). 丁苯乳液和乳胶粉对水泥水化产物形成的影响. 硅酸盐学报, 36(7), 912-919.

[3] 梅迎军, 王培铭, & 李志勇. . 聚丙烯纤维和丁苯乳液对水泥砂浆性能的影响. 建筑材料学报(5), 112-117.