有機硅改性聚丙烯酸酯水乳液上光油是近年來紙張上光油研究的新課題，在保持聚丙烯酸酯水乳液上光油優(yōu)點的同時，使涂膜耐污性、而磨性、柔韌性等有明顯改善。但有機硅單體的選用、有機硅單體向共聚物中引入等技術問題尚待進行深入的研究。基于此，我們開展了核/殼型苯—丙—有機硅共聚乳液的研究。本文重點研究了苯—丙—有機硅共聚乳液的制備及化學結構與性能。
    1  制備
    以苯乙烯（St）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、帶羧基的單體（G-1）等為硬核單體，MMA、BA、帶環(huán)氧基的單體（G-2）等為軟殼-1單體，MMA、BA、G-2、有機硅單體（G-Si）等為軟殼-2單體，以十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）和聚乙二醇辛基苯基醚（OP）為復合乳化劑，過硫酸銨（APS）為引發(fā)劑，采用預乳化、分步乳液聚合和分階段控制pH的方法，全成出了硬核軟殼的苯—丙—有機硅共聚乳液。比較系統(tǒng)地研究了復合乳化劑用量及配比，PH值調節(jié)劑的加入量及加入方式，核中軟/硬單體配比，G-1、G-2、G-Si單體用量，殼預乳液滴加速率和加料方式，保溫聚合溫度，攪拌速度等工藝條件對乳液聚合穩(wěn)定性、乳液穩(wěn)定性和乳膠膜性能的影響。
    2  苯—丙—有機硅共聚物的化學結構
    通過低溫成膜實驗，分級提取實驗，共聚物熱熔流動實驗，膠膜丙酮溶解試驗和紅外光譜（IR）分析表明，在苯—丙—有機硅共聚物乳液中，帶羧基單體的羧基與帶環(huán)氧基單體的環(huán)氧基發(fā)生了反應，以接枝的機理形成了核與殼間的化學鍵連接；有機硅單體有將近一半?yún)⑴c了共聚；乳液中大分子間基本上不交聯(lián)，烘干成膜過程中通過自交聯(lián)機理形成適度的交聯(lián)結構。
    3  工藝條件與乳液和乳膠膜性能的關系
    3．1 pH調節(jié)劑加入量與加入方式
    pH調節(jié)劑加入量0．2g（以溶液形式加）于殼一2預乳液滴加前加入，乳液聚合穩(wěn)定性、存放穩(wěn)定性及鈣離子穩(wěn)定性最佳，乳膠膜的沾污率為零，硬度HB，附著力及耐化學品性優(yōu)良，室溫成膜外觀透明光亮及50℃下成膜透明光亮且藍光明顯。
    3．2 復合乳化劑用量及配比
    復合乳化劑用量3．0%，乳化劑配比SDBS/OP=70/30時，乳液聚合穩(wěn)定性、存放穩(wěn)定性及鈣離子穩(wěn)定性較高，乳膠膜的沾污率為零，硬度HB，吸水率相對較低，附著力及耐化學品性優(yōu)良，室溫成膜外觀透明光亮及50℃下成膜透明光亮且藍光明顯。
    3．3 核、殼-1保溫聚合溫度
    核、殼-1保溫聚合溫度80—85℃時，乳液反應完全且聚合穩(wěn)定性較高，鈣離子穩(wěn)定性、存放穩(wěn)定性較好，乳膠膜沾污率為零，硬度HB，吸水率相對最小，耐水性最好，附著力及耐化學品性優(yōu)良，低溫成膜性能好。
    3．4 殼-2后期保溫聚合溫度
    最佳的保溫聚合溫度為85—90℃，尤其是85℃時的乳液有著較高的聚合穩(wěn)定性，鈣離子穩(wěn)定性、存放穩(wěn)定性較好，乳膠膜沾污率為零，硬度HB，吸水率較小，附著力及耐化學品性優(yōu)良，低溫成膜性能好。
    3．5 殼單體預乳液滴加速率
    殼單體預乳液滴加速率2ml/min的乳液不僅反應完全，而且具有最高的聚合穩(wěn)定性，鈣離子穩(wěn)定性和存放穩(wěn)定性較好，乳膠膜耐水性也比較好，沾污率為零，硬度HB，附著力及耐化學品性優(yōu)良，低溫成膜性能好。
    3．6 殼單體預乳液加料方式
    與一次加料法相比，采用半邊疆滴加方式滴加殼預乳液比較合適，制備的共聚物乳液聚合穩(wěn)定性及存放穩(wěn)定性、鈣離子穩(wěn)定性較好。乳液的成膜性較好，乳膠膜具有優(yōu)良的耐化學品性、耐污性，并具有一定的硬度。乳膠膜耐水性略低于一次加料法制得乳液的乳膠膜。
    3．7 引發(fā)劑用量
    引發(fā)劑用量為0．20—0．25%的乳液具有相對較高的穩(wěn)定性和適中的粘度，乳液的成膜性較好，乳膠膜具有優(yōu)良的耐化學品性，而污性和耐水性，并具有一定的硬度和附著力。
    3．8 攪拌速度對乳液聚合穩(wěn)定性的影響
    為了確保聚合反應正常進行和乳液性能良好，攪拌速度為230rpm較為適宜。
    3．9 G-1用量
    G-1用量不同，乳液的流變行為具有大致相同的規(guī)律。G-1用量3～4%，共聚物熱氧化起始溫度在220℃以上，耐熱氧化性能比較好。烘干膜透明光亮度高，藍光在低溫烘干膜中表現(xiàn)較明顯，乳膠膜耐水性也比較好，沾污率為零，硬度HB，附著力及耐化學品性優(yōu)良。
    3．10 G-Si用量
    G-Si用量≤10%，乳液聚合正常，穩(wěn)定性較高，對乳液鈣離子穩(wěn)定性和存放穩(wěn)定性影響不大。有機硅單體的引入不改變乳液的流變行為。在同一剪切速率（γ）下，ηa隨有機硅單體濃度的增加而增大；在恒定的剪切速率（60S-1）下，有機硅單體濃度的增加，共聚乳液粘度對溫度的敏感性增加，含有機硅的共聚物的Tg高于不含有機硅的。加入較高含量（如10%）有機硅單體，可以降低乳膠膜硬度和改善膜的透明光亮度、藍光程度及膠膜性能的影響不大。
    3．11 G-2用量
    帶環(huán)氧基的單體用量6-8%時，乳液聚合穩(wěn)定性、存放穩(wěn)定性及鈣離子穩(wěn)定性較高，共聚乳液的流變行為接近牛頓流體的流變行為，共聚物熱氧化起始溫度（To）一般都在220℃以上，耐熱氧化性能比較好。乳膠膜的沾污率為零，硬度HB，吸水率相對較低，附著力及耐化學品性優(yōu)良，室溫成膜外觀透明光亮及50℃下成膜透明光亮且藍光明顯。
    3．12 核/殼配比
    核/殼配比50/50時，聚合反應正常，凝膠量最少，聚合穩(wěn)定性最高，乳液鈣離子穩(wěn)定性和存放穩(wěn)定性相對較好，共聚物乳液流變行為接近于牛頓流體；To在225℃以上，共聚物耐熱氧化的性能比較好。乳膠膜的沾污率為零，硬度HB，附著力及耐化學品性優(yōu)良，室溫成膜外觀透明光亮及50℃下成膜透明光亮且藍光明顯。
    3．13 核中軟/硬單體配比
    核中軟/硬單體配比為30/70的共聚物乳液中共聚物的熱氧化穩(wěn)定性比較好，乳液低溫形成的乳膠膜藍光較明顯，乳膠膜皺痕較少，膜面較平整；乳膠膜具有優(yōu)異的耐污性、耐化學品性。