有机硅改性聚丙烯酸酯水乳液上光油是近年来纸张上光油研究的新课题，在保持聚丙烯酸酯水乳液上光油优点的同时，使涂膜耐污性、而磨性、柔韧性等有明显改善。但有机硅单体的选用、有机硅单体向共聚物中引入等技术问题尚待进行深入的研究。基于此，我们开展了核/壳型苯—丙—有机硅共聚乳液的研究。本文重点研究了苯—丙—有机硅共聚乳液的制备及化学结构与性能。
1 制备
以苯乙烯（St）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、带羧基的单体（G-1）等为硬核单体，MMA、BA、带环氧基的单体（G-2）等为软壳-1单体，MMA、BA、G-2、有机硅单体（G-Si）等为软壳-2单体，以十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和聚乙二醇辛基苯基醚（OP）为复合乳化剂，过硫酸铵（APS）为引发剂，采用预乳化、分步乳液聚合和分阶段控制pH的方法，全成出了硬核软壳的苯—丙—有机硅共聚乳液。比较系统地研究了复合乳化剂用量及配比，PH值调节剂的加入量及加入方式，核中软/硬单体配比，G-1、G-2、G-Si单体用量，壳预乳液滴加速率和加料方式，保温聚合温度，搅拌速度等工艺条件对乳液聚合稳定性、乳液稳定性和乳胶膜性能的影响。
2 苯—丙—有机硅共聚物的化学结构
通过低温成膜实验，分级提取实验，共聚物热熔流动实验，胶膜丙酮溶解试验和红外光谱（IR）分析表明，在苯—丙—有机硅共聚物乳液中，带羧基单体的羧基与带环氧基单体的环氧基发生了反应，以接枝的机理形成了核与壳间的化学键连接；有机硅单体有将近一半参与了共聚；乳液中大分子间基本上不交联，烘干成膜过程中通过自交联机理形成适度的交联结构。
3 工艺条件与乳液和乳胶膜性能的关系
3．1 pH调节剂加入量与加入方式
pH调节剂加入量0．2g（以溶液形式加）于壳一2预乳液滴加前加入，乳液聚合稳定性、存放稳定性及钙离子稳定性最佳，乳胶膜的沾污率为零，硬度HB，附着力及耐化学品性优良，室温成膜外观透明光亮及50℃下成膜透明光亮且蓝光明显。
3．2 复合乳化剂用量及配比
复合乳化剂用量3．0%，乳化剂配比SDBS/OP=70/30时，乳液聚合稳定性、存放稳定性及钙离子稳定性较高，乳胶膜的沾污率为零，硬度HB，吸水率相对较低，附着力及耐化学品性优良，室温成膜外观透明光亮及50℃下成膜透明光亮且蓝光明显。
3．3 核、壳-1保温聚合温度
核、壳-1保温聚合温度80—85℃时，乳液反应完全且聚合稳定性较高，钙离子稳定性、存放稳定性较好，乳胶膜沾污率为零，硬度HB，吸水率相对最小，耐水性最好，附着力及耐化学品性优良，低温成膜性能好。
3．4 壳-2后期保温聚合温度
最佳的保温聚合温度为85—90℃，尤其是85℃时的乳液有着较高的聚合稳定性，钙离子稳定性、存放稳定性较好，乳胶膜沾污率为零，硬度HB，吸水率较小，附着力及耐化学品性优良，低温成膜性能好。
3．5 壳单体预乳液滴加速率
壳单体预乳液滴加速率2ml/min的乳液不仅反应完全，而且具有最高的聚合稳定性，钙离子稳定性和存放稳定性较好，乳胶膜耐水性也比较好，沾污率为零，硬度HB，附着力及耐化学品性优良，低温成膜性能好。
3．6 壳单体预乳液加料方式
与一次加料法相比，采用半边疆滴加方式滴加壳预乳液比较合适，制备的共聚物乳液聚合稳定性及存放稳定性、钙离子稳定性较好。乳液的成膜性较好，乳胶膜具有优良的耐化学品性、耐污性，并具有一定的硬度。乳胶膜耐水性略低于一次加料法制得乳液的乳胶膜。
3．7 引发剂用量
引发剂用量为0．20—0．25%的乳液具有相对较高的稳定性和适中的粘度，乳液的成膜性较好，乳胶膜具有优良的耐化学品性，而污性和耐水性，并具有一定的硬度和附着力。
3．8 搅拌速度对乳液聚合稳定性的影响
为了确保聚合反应正常进行和乳液性能良好，搅拌速度为230rpm较为适宜。
3．9 G-1用量
G-1用量不同，乳液的流变行为具有大致相同的规律。G-1用量3～4%，共聚物热氧化起始温度在220℃以上，耐热氧化性能比较好。烘干膜透明光亮度高，蓝光在低温烘干膜中表现较明显，乳胶膜耐水性也比较好，沾污率为零，硬度HB，附着力及耐化学品性优良。
3．10 G-Si用量
G-Si用量≤10%，乳液聚合正常，稳定性较高，对乳液钙离子稳定性和存放稳定性影响不大。有机硅单体的引入不改变乳液的流变行为。在同一剪切速率（γ）下，ηa随有机硅单体浓度的增加而增大；在恒定的剪切速率（60S-1）下，有机硅单体浓度的增加，共聚乳液粘度对温度的敏感性增加，含有机硅的共聚物的Tg高于不含有机硅的。加入较高含量（如10%）有机硅单体，可以降低乳胶膜硬度和改善膜的透明光亮度、蓝光程度及胶膜性能的影响不大。
3．11 G-2用量
带环氧基的单体用量6-8%时，乳液聚合稳定性、存放稳定性及钙离子稳定性较高，共聚乳液的流变行为接近牛顿流体的流变行为，共聚物热氧化起始温度（To）一般都在220℃以上，耐热氧化性能比较好。乳胶膜的沾污率为零，硬度HB，吸水率相对较低，附着力及耐化学品性优良，室温成膜外观透明光亮及50℃下成膜透明光亮且蓝光明显。
3．12 核/壳配比
核/壳配比50/50时，聚合反应正常，凝胶量最少，聚合稳定性最高，乳液钙离子稳定性和存放稳定性相对较好，共聚物乳液流变行为接近于牛顿流体；To在225℃以上，共聚物耐热氧化的性能比较好。乳胶膜的沾污率为零，硬度HB，附着力及耐化学品性优良，室温成膜外观透明光亮及50℃下成膜透明光亮且蓝光明显。
3．13 核中软/硬单体配比
核中软/硬单体配比为30/70的共聚物乳液中共聚物的热氧化稳定性比较好，乳液低温形成的乳胶膜蓝光较明显，乳胶膜皱痕较少，膜面较平整；乳胶膜具有优异的耐污性、耐化学品性。（摘自《中国包装报》）
