丙烯酸乳液增稠方法及原理

丙烯酸乳液用途非常广，像印花胶浆，材质贴合，工业涂料等，涉及到我们生活的方方面面。

在乳液几个重要的参数中，粘度是非常重要的一项。乳液粘度涉及到不同种类的应用情况，例如防水胶在布料贴合上面，粘度需求在3~4万mPa.s，中等粘度方便布料上胶，防止粘度过低浸湿材质。醋丙乳液用于木材与纸张等贴合时，粘度要求高，10万mPa.s上下。用于配置印花胶浆和涂料，粘度就不要求太高，常设置粘度在3~8000mPa.s，易于配置胶浆。木器漆用乳液，为了方便喷涂等施工，常常粘度设置小于100mPa.s。所以不同用途的乳液粘度不一样，本文着重介绍几种影响粘度的因素和增加粘度的方法。

1、乳化剂的影响

是乳液合成中必不可少的成分，乳化剂使油水界面张力降低，油性单体分散在水相中，阴离子乳化剂以双电层结构分散稳定乳液，非离子乳化剂以屏蔽效应分散稳定乳液，乳化剂作为乳液水油之前的桥梁。反应过程增加乳化剂的量，胶束增加，粒径变小，胶粒间电荷作用变强，粘度增加。以一个60%固含的印花胶浆用乳液为例，乳化剂含量2%时，乳液粘度为8000mPa.s，当把乳化剂的量提高到4%的时候，乳液粘度变成14000mPa.s。

2、分子量

防水胶要求耐水性能好，实验常常通过提高分子量来达到目标。增加分子量的最直接有效的方式是提高交联单体的量，常用交联单体有AM（丙烯酰胺），NMA，DAAM，ADH，AAEM，有机硅等。这些交联单体，部分能与羧基羟基反应，部分能自己反应，故大大提高了分子量。分子量变大，分子链间缠绕更密集，运动困难，使整个乳液体系粘度变大。防水胶中，交联单体的量在2%~4%，当交联单体过量时，交联过度导致溶解度降低，在水中不能充分膨胀，反而使粘度降低，而且交联单体远远过量时，还易使乳液破乳。所以，适当的交联单体能使乳液增加粘度。以防水胶为例，当NMA（N-羟甲基丙烯酰胺，N-Methylol acrylamide）的量为单体2.5%，40%固含的乳液，粘度大概在4万mPa.s左右，当NMA的量超过5%时，容易破乳。

3、碱溶胀

是指分子链中含有羧基，通过增加氨水等碱性物质使乳液增稠。

乳液聚合中大多数会引入羧基，处于酸性条件下时，乳液PH低，乳胶粒子表面的羧基无法电离，大分子链上除了阴离子乳化剂电离的，基本不带负电荷，没有电荷的作用，分子间，胶粒间处于互不干扰状态。随着PH变高，胶粒表面的羧基电离，乳胶粒开始吸水溶胀，当加入的碱性物质足够，羧基完全离解，电荷使得分子间斥力变大，大分子链由卷曲状态逐渐伸展成直线状态，水分子进入粒子展伸层使得表面体积变大，阻碍水分子的流动性，使得整个乳液体系粘度变大。

还有另一种说法是分子链伸展部分相互缠绕，整个分子分散相形成氢键，氢键作用使粘度增加。通过加碱增加粘度的乳液通常中和后的乳液蓝光更明显。有些通过分子链上引入羧基增加粘度不能达到要求的粘度，会加入碱溶胀的增稠剂，这类丙烯酸单体和少量的丙烯酸酯单体合成的高羧基含量的乳液，外加增稠，原理同上。

4、纤维素增稠剂提高乳液的粘度

纤维素是一种天然水溶性高分子化学物质，作用原理是其疏水主链吸附到乳胶粒表面，形成保护层，亲水部分与周围水分子通过氢键缔合，减少胶粒活动空间提高了粘度。该种类型增稠剂常常用在醋丙乳液的合成过程，用作保护胶体，使用外观浊白带点蓝光。缺点是使涂膜耐水性能变差。

5、聚氨酯增稠剂提高乳液粘度

聚氨酯增稠剂分别增稠了水相和乳胶粒，由于其分子结构中有亲水基团和疏水基团，具有一定的表面活性剂的性质。乳液中的水能使其形成胶束，与乳胶粒子形成网状结构，让大分子链难以运动，达到增稠效果。此类增稠剂可以成倍的增稠乳液粘度，常用于VAE乳液的增稠，加入5%，可以使粘度由5000mPa.s增稠到10万mPa.s，增稠后乳液外观变浊白，无蓝光。