何美娟，趙 凱，唐 兵，左天路

（佛山市順德區(qū)巴德富實業(yè)有限公司，廣東佛山 528322）

0 引言

近年來隨著水性涂料的推廣，以及人們環(huán)保意識的增強，涂料對于乳液的要求也越來越高，同時在十九大報告中也提出“加快生態(tài)文明體制改革，建設(shè)美麗中國”的新要求，環(huán)保成為當(dāng)今社會最熱門的主題之一。涂料作為住房裝飾材料的一部分在生產(chǎn)和使用過程中會直接或間接釋放一些揮發(fā)性物質(zhì)，其中部分揮發(fā)物對人體健康是有害的，而乳液在涂料中占有重要作用，乳液殘余單體含量嚴(yán)重影響著涂料氣味的大小，殘余單體的揮發(fā)也最為明顯。過去對普通水性乳液殘余單體含量沒有過高的要求，在處理殘余單體方面也沒有做更多的研究，只是對乳液進行簡單的后處理，后處理劑的種類、用量較為單一，導(dǎo)致乳液殘余單體含量較高。隨著現(xiàn)階段新環(huán)保法的公布，環(huán)保要求變得更加嚴(yán)格，對于乳液殘余單體含量的研究就成了必不可少的工作［1-2］。通過合理的方法降低乳液殘余單體含量，不僅能提高產(chǎn)品品質(zhì)，提高產(chǎn)品的競爭力，適應(yīng)市場要求，同時也有利于國內(nèi)乳液行業(yè)走向國際舞臺［3-4］。

本研究通過化學(xué)法、物理法、組合法對降低苯丙乳液殘余單體含量進行探討，試驗結(jié)果顯示，化學(xué)法結(jié)合真空抽提的方式效果最優(yōu)，乳液殘余單體含量最低能達到67.4 mg/kg，領(lǐng)先于行業(yè)水平。

1 試驗部分

1.1 主要試劑

試驗的主要試劑見表1。

表1 試驗的主要試劑Table 1 Experimental main reagents

1.2 試驗儀器

試驗的主要儀器見表2。

表2 試驗的主要儀器Table 2 Experimental main instruments

1.3 基礎(chǔ)配方

試驗的基礎(chǔ)配方見表3。

表3 試驗的基礎(chǔ)配方Table 3 Experimental basis formula

1.4 試驗方法

1.4.1 苯丙乳液的制備

本試驗采用半連續(xù)預(yù)乳化滴加工藝進行共聚聚合。按照表3 基礎(chǔ)配方制備預(yù)乳化液待用，用去離子水將釜底陰離子乳化劑全部溶解后加入到四口燒瓶中，同時安裝上冷凝管和溫度計，邊攪拌邊升溫至85 ℃。隨后加入5%的預(yù)乳化液，待溫度開始上升時加入預(yù)先溶解好的10%濃度的過硫酸銨水溶液，保溫30 min，然后將剩余的預(yù)乳化液在4 h 內(nèi)滴加完畢，溫度按試驗要求控制。滴完后通過不同的后處理方法消除殘余單體，然后降溫至50 ℃以下，用氨水調(diào)節(jié)pH 至7.5，過濾出料，取樣，進行殘余單體的測量。

1.4.2 性能檢測

（1） 乳液殘余單體檢測分析方法依據(jù)GB/T 20623—2006 附錄A。

（2） 技術(shù)指標(biāo)控制依據(jù)GB/T 20623—2006《建筑涂料用乳液》。

2 結(jié)果與討論

2.1 化學(xué)法對乳液殘余單體含量的影響

2.1.1 溫度控制法

在聚合過程中，控制反應(yīng)溫度分別為80～82 ℃、84～86 ℃、88～90 ℃、92～94 ℃，預(yù)乳化液滴加完畢后，維持相同的溫度保溫1 h，然后對殘余單體含量進行檢測，結(jié)果見表4。

表4 反應(yīng)溫度對乳液殘余單體含量的影響Table 4 Effect of reaction temperature on residual monomer content of emulsion

從表4 中可以看出，隨著反應(yīng)溫度的上升，乳液殘余單體含量逐漸降低，溫度的提高，在一定程度上會加快小分子單體的運動，加快乳液聚合從而消除殘余單體。但隨著溫度的升高，乳液凝膠增多，考慮到乳液的性能、成本，反應(yīng)溫度控制在84～86 ℃為宜。

2.1.2 后消除法

考察不同氧化還原劑對苯丙乳液殘余單體含量的影響。氧化還原劑的用量占單體總量的0.35%，氧化劑與還原劑的比例為1∶1.5，反應(yīng)溫度為65～70 ℃，氧化劑和還原劑同時滴加1 h，測試結(jié)果如表5 所示。

表5 不同的氧化還原劑對乳液殘余單體含量的影響Table 5 Effect of different redox reagents on residual monomer content of emulsion

從表5 中可以看出，叔丁基過氧化氫/抗壞血酸組合的效率最高，乳液殘余單體含量最低；叔丁基過氧化氫/FF6 的處理效果也不錯。用抗壞血酸處理的乳液在后期貯存過程中，乳液顏色會出現(xiàn)變紅的現(xiàn)象，并且有腐敗的風(fēng)險。因此，選用叔丁基過氧化氫搭配FF6 使用。

對氧化劑叔丁基過氧化氫（A）與還原劑FF6（B）的配比進行深入探討，其結(jié)果如表6 所示。

表6 氧化還原劑不同配比對乳液殘余單體含量的影響Table 6 Effect of different ratio of redox reagents on residual monomer content of emulsion

由表6 可知，氧化劑和還原劑的配比對乳液殘余單體含量的影響非常大，在0.5∶1～1∶1.8 的范圍內(nèi)，還原劑越多，乳液殘余單體含量越低，繼續(xù)增加還原劑的用量，乳液殘余單體含量反而增加，當(dāng)氧化劑與還原劑的配比為1∶1.8 時，降低乳液殘余單體的效果最好。

進一步討論氧化劑叔丁基過氧化氫與還原劑FF6的不同滴加工藝對苯丙乳液殘余單體含量的影響。

工藝A：氧化劑與還原劑同時滴加1 h；

工藝B：氧化劑先滴加15 min，保溫10 min，還原劑后滴加15 min，保溫20 min，總時長1 h；

工藝C：還原劑先滴加15 min，保溫10 min，氧化劑后滴加15 min，保溫20 min，總時長1 h；

工藝D：分階段滴加，氧化劑和還原劑各先取總用量的3/7，同時滴加，時間為30 min，然后保溫10 min，再同時滴加剩余的氧化劑和還原劑，滴加時間30 min，最后保溫10 min。

表7 不同工藝對乳液殘余單體含量的影響Table 7 Effect of different processes on residual monomer content of emulsion

由表7 可知，在不同的后處理工藝中，分階段處理同時滴加工藝（工藝D）對苯丙乳液殘余單體的處理效果最好，延長后處理時間對降低乳液殘余單體含量有一定效果。

2.2 物理法對乳液殘余單體含量的影響

在乳液聚合完成后，維持反應(yīng)溫度保溫1 h，然后分別對乳液進行抽真空和吸附處理，本試驗物理吸附通過活性炭進行，其結(jié)果如表8 所示。

表8 物理法對乳液殘余單體含量的影響Table 8 Influence of different physical methods on residual monomer content of emulsion

從表8 中可以看出，抽真空法的效果要優(yōu)于物理吸附法，但相比于化學(xué)法，其對殘余單體的處理效果都不是很理想，一般不建議使用。

2.3 組合法對殘余單體含量的影響

采用化學(xué)法搭配不同的物理法對乳液殘余單體進行處理?；瘜W(xué)法選用叔丁基過氧化氫與FF6 按1∶1.8 配比搭配使用，其結(jié)果如表9 所示。

表9 組合法對乳液殘余單體含量的影響Table 9 Effect of combination method on residual monomer content of emulsion

從表9 中可以看出，組合法比單一后處理法效果要好，化學(xué)法搭配真空抽提的方式效果最優(yōu)，其殘余單體含量可降至100 mg/kg 以下。

3 結(jié)語

深入討論了降低苯丙乳液殘余單體含量的各種方法，從試驗中可以得出以下結(jié)論：

（1） 在溫度控制法中隨著反應(yīng)溫度的變化，乳液殘余單體含量有一定變化，綜合考慮，反應(yīng)溫度以84～86 ℃為宜。

（2） 后消除法采用叔丁基過氧化氫和FF6 搭配使用最為合適，當(dāng)m（叔丁基過氧化氫）∶m（FF6）= 1∶1.8 時，可以達到一個最優(yōu)值。

（3） 通過對比后消除氧化還原劑的不同滴加工藝發(fā)現(xiàn)，采用分段同時滴加的方式可以達到較好的處理效果。

（4） 去除殘余單體的物理方法中，抽真空的方式比物理吸附提純法更加有效。

（5） 組合法比單一方法處理乳液殘余單體的效果要好，化學(xué)法結(jié)合真空抽提的方式能使乳液殘余單體含量降至100 mg/kg 以下。