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高性能防水丙烯酸乳液用于户外木器涂料

近年来，木材在新建筑和住宅翻新方面使用越来越多，达到了新的高潮。这种建筑材料

的天然吸引力使得它不仅成为户外应用如窗框和覆层的最佳选择，而且在室外的生活空间如

天井和层板方面也得到了广泛使用1。然而，作为一种吸湿的有机纤维质成分的材料，木材

在不利的气候环境中会降解老化。为了消除这个缺点，在过去的几十年中，研究人员已经在

探索研制合成涂料以便能延长木材的使用寿命，同时保留它的自然美。

尽管各方努力，研制有效的木材涂料仍然面临挑战。除了要给予卓越的耐候性，这种涂

层必需有足够的柔韧性来适应木材的膨胀和收缩。同时涂层必须有足够硬度来防止粘连问

题。其他的性能，例如好的附着力和容易施工，已不属于列出的关键要求。这种特定的必须

满足的性能要求使木器涂料面临很大难度。

最近，户外木器涂料应用方面的大多数改进都集中在水性丙烯酸体系。这些漆基能提供

抵抗湿气和紫外光的保护性能。此外，它们的使用也获得了立法方面的推动，即要推动“绿

色”产品的使用。核/壳结构的分散体-基于多相丙烯酸颗粒的自交联聚合物-代表了目前工

艺水平的必威体育精装版漆基技术2。这些结构粒子能够使硬的和软的聚合物相共存。这种二元结构能

帮助木器涂料克服既要具有抗粘连性，同时又要具有非常好的柔韧性方面的约束。

尽管取得了这些进展，木器涂料的抗湿气保护性能仍然需要优化。涂料含有各种不同的

物质如蜡和硅氧烷等化合物3能提高涂层的抗水性。更值得注意的是，使用疏水性强的单体

能为涂层提供双重抵御湿气的作用。这些单体对液体水进行有效的屏蔽，而且也把这种屏蔽

作用采用化学方法加入到聚合物中，因此比使用添加剂能提供更长时间的作用。

基于含高度支化的烷基基团的VersaticTM的酸衍生物的强疏水的单体的共聚，能很大程

度的提高聚合物抗水和抗紫外光的能力4，这些单体被证明是用来对丙烯酸核/壳聚合物进行

改性的最佳选择。

对新型、自交联、有硬核/软壳的用叔碳酸乙烯酯(也就是VeoVa10TM单体)改性的丙烯

酸聚合物的评估显示它们是外用木器色漆用非常有效的漆基5。软壳疏水单体的玻璃化温度

(Tg)降低到一定程度，就能使得涂料在好的抗粘连性所必需的硬度和涂层柔韧性所必须的柔

软之间，达到最佳平衡。使用这些漆基配制的木器着色剂显示卓越的户外耐久性-在比利时

超过二年。

这篇论文描述了近来在使用VeoVa10或丙烯酸2-乙基己基酯(2-EHA)作为疏水单体对硬

核/软壳的丙烯酸漆基进行改性(图1)方面的优化工作。这些乳胶体系已经被合成并用于配制

外用木器色漆，并对其进行了评价。用商品化的丙烯酸漆基来比较单体的性能，本文也对商

品化的木器色漆进行了讨论。

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本研究的目的是说明疏水性单体的选择对漆基物理和化学性能的影响，以及最终对由这

些组合物制备的户外木器涂料总体性能的影响6。

实验

改性丙烯酸核/壳乳液合成

依照下面的步骤制备了自交联核/壳丙烯酸乳液系列，它们有固定的核和壳，核的玻璃

化转变温度Tg为~50℃，壳Tg为的0℃。在氮气保护下，去离子水和表面活性剂加入反应

釜中并加热至85℃。然后停止氮气流，含部分引发剂，过硫酸钾的去离子水加入到最初的

反应料中(IRC)，接着加入2.5%(质量比)的预乳液Ⅰ，温度保持在85℃，可观察到轻微的蓝

相和温度升高，显示聚合反应开始。15分钟后，当进料聚合后，将剩余的预乳液Ⅰ在1小

时内逐步加入。剩余引发剂乳液通过另一条单独的加料管同时在3小时15分钟内加入。在

所有的预乳液Ⅰ加完后，立即将预乳液Ⅱ在2小时内逐步加入。在预乳液添加的3小时后，

反应釜继续在85℃保温反应1小时。保温后，将乳液冷却至55℃，以两种不同的剂量加入

转化率引发剂，每个持续时间为30分钟，然后在55℃保温30分钟。最后，将乳液冷却至

室温后过滤。在冷却过程中氨水被慢慢加入，中和乳液。在室温时在最后的聚合物中加入杀

菌剂和交联剂。

乳液粒径分布

所有乳液用平均