年产450吨外墙涂料用弹性硅丙乳液车间工艺设计(15)
乳液组成设计的中心问题之一是解决高的涂膜硬度和低的施工温度这样一对矛盾。其中，选择一个合适的乳液聚合物玻璃化温度是关键。
① 涂膜的机械性能与乳液聚合物的Tg 紧密相关。
当涂膜使用的环境温度为T时，(T-Tg)就是一个影响涂膜性能的重要参数。
当(T- Tg)＞0时，也就是说Tg低于使用温度，涂膜处在橡胶态区或接近橡胶态区的玻璃转化温度区工作，这时涂膜软而有弹性，但较易回黏和沾污。一般，Tg越低，涂膜越软，越易沾污。
当(T- Tg)＜0时，也就是说Tg高于使用温度，涂膜处在玻璃态区或接近玻璃态区的玻璃转化温度区内工作，这时涂膜软硬而耐沾污，但相对较脆。一般，Tg越高，涂膜越硬，耐沾污性和抗回黏性越好。
② 硬度是涂膜的一个重要指标。
外墙乳胶漆涂膜要求硬而耐沾污，地板涂料涂膜要求硬而耐磨，门窗涂料涂膜要求硬而耐压黏等，都要求涂面膜有一定硬度。涂膜硬就要求组成涂膜的乳液聚合物具有较高的玻璃化温度，也就意着需在较高的温度下才能融合成膜，这样不可避免地带来较高施工温度。因为借助成膜助剂来降低最低成膜温度的作用是有限的。但就施工要求来说，希望施工温度低一些，最好是全年都能施工。这是一对尖锐的矛盾。如何既保证涂膜的硬度，又有足够低的最低成膜温度(即施工温度)，这是配方设计的中心问题。目前的解决方法是折中处理，尽量达到平衡。总的趋势是外墙涂料用乳液聚合物向硬的方向发展。
③ 通过共聚来调节乳液聚合物玻璃化温度是广泛使用的一种方法。
硬单体一般有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸等，软单体通常有丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、乙烯等。
无规共聚物的Tg介于两种共聚物组分单体的均聚物Tg之间，随着共聚物组成的变化而变化。对于Tg较高的组分而言，Tg较低组分的引入，其作用与增塑相似，因此，相对于外加增塑剂的情况，共聚也被称作内增塑。
无规共聚物Tg的计算公式较常采用Gibbs — Dimarzio公式估算：
其中，Tg为共聚物的玻璃化转变温度( K) ， 、 、 为单体的质量分数， 、 、 为单体均聚物的玻璃化转变温度( K) 。
3.3.2 乳化剂
在乳液聚合中，乳化剂起着十分重要的作用。可以降低表面张力、界面张力，具有乳化、分散、增溶、发泡作用。
(1) 乳化剂的分类
任何乳化剂分子总是同时含有亲水基团和亲油基团，按其亲水基团性质的不同可将乳化剂分成四类，即阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、两性乳化剂和非离子型乳化剂(见表2-11)。
阴离子型乳化剂是乳液聚合工业中应用最广泛的乳化剂，通常是在pH＞7的条件下使用。用它生产的乳胶粒子外层具有静电荷，能够防止离子聚集，因此乳液的机械稳定性好，但化学稳定性较差，对电解质非常敏感。与非离子型乳化剂相比，其产品乳胶粒子粒径较小，涂膜光泽好。
阳离子型乳化剂一般是在pH＜7的条件下使用，最好低于5.5。由于胺类化合物具有阻聚作用，且易被过氧化物引发剂氧化而发生副反应，因此阳离子型乳化剂的应用较少。
两性乳化剂在任何pH值下都有效，由于其低毒性、低生物刺激性和杀菌抑霉性，目前在消毒剂、化妆品、洗涤剂等行业正得到很大重视。但因其价格昂贵，尚未能在乳液聚合工业上体现其独特的性能优势。
非离子型乳化剂可适用于很宽的pH值条件，且不怕硬水，化学稳定性好。一般而言，单纯用非离子型乳化剂进行乳液聚合反应，反应速率低于阴离子型乳化剂参加的反应，且生产出的乳胶粒子粒径较大，涂膜光泽差。