2.1.2MAA用量对乳液水分散稳定性的影响
通过目测法得到的,由不同MAA用量制备的乳液的水分散性结果见表2。
由表2可知,在MAA质量分数在15%~27%的范围内,用量为24%和27%时乳液的水分散性和水稳定性都可以达到1级,随着MAA用量的减少,乳液的水分散性和水稳定性变差;当MAA质量分数少于21%的时候,乳液在存放期间出现冻胶,严重的甚至出现黄色沉淀。随着MAA用量的增加,乳液水分散稳定性提高,但是即使MAA用量很高,也不能形成透明的水性真乳液,而只是一种稳定的乳液,在接枝反应中接枝率不可能达到100%。因而,苯丙单体接枝环氧树脂最后体系为3种聚合物的混合物:未接枝的环氧树脂、接枝共聚物和苯丙共聚物[3]。这3种聚合物分子在溶剂中舒展成线形状态,加入水后,接枝共聚物的环氧链段和与其混溶的未接枝环氧树脂处于胶束内部,接枝共聚物的羧酸盐链段处于胶束表层,并吸附了与其混溶的丙烯酸共聚物包覆于胶束表面。随着MAA用量的增加,体系中水溶性基团增多,其水分散稳定性就随之提高。但MAA用量过高,又会降低其膜的耐水性,故选择MAA质量分数为24%,这和前面的粒径分析得到的结果是一致的。
2.1.3MAA用量对乳液pH值的影响
MAA用量对乳液的pH值有一定影响,MAA含有—COOH,随着用量增加,未中和的羧基(—COOH)易于缔合,不能溶于水;羧基中和后(—COO—),缔合状态能解离,且处于离子状态,亲水性增强,库仑力使得分子之间存在排斥作用。中和越完全,在水中越能伸展,故中和程度会影响乳液的粒度和黏度。但过强的碱性会影响乳液的应用和储存稳定性,乳液的最后pH值控制为6~7,是比较合适的。
由精密pH值试纸测试得到的乳液pH值,随MAA用量的变化的关系如图1所示。
由图1可知,随着MAA用量增加,体系的pH值降低。要控制乳液的最后pH值为6~7,选择MAA质量分数为24%是比较合适的。
这是因为中和剂三乙胺的用量是一定的,当MAA用量过大时,没有足够的碱来中和亲水性的羧基,使得体系的pH值减小。当体系的pH值低时,乳胶粒靠双电层和非离子部分的水合作用来维持粒子的稳定性;当pH值增大时,乳胶粒表面上的羧基解离度增大,即带负电荷的—COO—增多,致使胶粒界面间相互排斥形成伸展层,由此带来两个效果:一是粒子的体积增大;二是部分水进入伸展层,加厚了水合层,使分散介质相对减少。结果是使乳胶粒接近球形最紧密堆积形式,从而导致pH值变大,乳液黏度增大。
在同一加水温度,即45℃时,测得的不同MAA用量的乳液黏度见表3。
由表3可以看出,随着MAA质量分数从27%减少到24%,体系的黏度增加,当MAA质量分数为21%时,体系的黏度值又较小,无法用涂-4杯来进行测试,体系的黏度随着MAA用量的减少呈现先增加后减少的变化趋势。