1.背景

随着社会的发展，人们环保意识不断加强，世界各国也因此制定相关法令以限制有机化合物（VOC）的排放，使得传统涂料的发展受到极大的限制。水性丙烯酸树脂作为环境友好型的水性涂料，具有无毒、节能、无污染等优点，而且在生产、运输过程中都较为安全，具有较好的应用前景。

早在20世纪60年代，国外就开始对水性丙烯酸树脂进行研究。到80年代，国外研制的丙烯酸树脂已经广泛应用在机械产品的着色防腐和精饰方面。目前国外水溶性丙烯酸树脂漆的综合性能已经达到了溶剂型漆的标准。

我国对于丙烯酸树脂的研究起步较晚，从整体来看，我国对于丙烯酸树脂的生产工艺技术有待改善。近些年，关于丙烯酸树脂的合成方法、性能研究、应用研究等的报导越来越多^[1-2]。

丙烯酸树脂按照成膜方式分类可以分为热固性和热塑性两大类。热固性丙烯酸树脂在成膜过程中通过结构中官能团间的交联反应形成网状结构。一般来说，热固性丙烯酸树脂相对分子质量较小，具有优异的光泽、硬度、耐溶剂性、耐候性，即使在高温条件下也不会发生变色、返黄等现象。热塑性丙烯酸树脂在成膜过程中只能依靠水蒸发引起的大分子或大分子颗粒聚集融合。具有较好的物理机械性能和耐候性、耐水性，但也存在一些缺点，如：低温易脆裂、耐溶剂性不好等。

常用的丙烯酸树脂包括丙烯酸乳液和丙烯酸分散体^[3]。丙烯酸乳液是由羟基丙烯酸酯类单体经乳液聚合制得。但由于成品中仍然残留着表面活性剂等成分，导致涂膜效果较差、耐水性差，难以满足工业要求。丙烯酸分散体通过溶液聚合，经过中和盐反应，随后在亲水基团的作用下而得到的水分散体^[4]。与丙烯酸乳液相比，分散体具有较小粒径、成品中不含表面活性剂等优点，而且与固化剂反应后制得的漆成膜后具有很好的光泽和硬度^[5]。

2.研究进展

王莉^[6]以乙烯基三乙氧基硅烷（VTEOS）与正硅酸乙酯（TEOS）为原料，通过共水解缩合反应制备了活性硅有机缩合物，进而完成了对丙烯酸树脂分散体的有机硅改性。实验发现在树脂聚合过程中，有机硅量增大，分散体粒径增大，粒径分布变宽。有机硅的含量还会对分散体的稳定性造成影响，当有机硅含量在6%-8%范围内，分散体较为稳定。结果表明有机硅的引入提高了涂膜的表面性能、耐溶剂性能、附着力、硬度以及耐热性能，但耐磨性能下降。有机硅缩合物的用量为6%时，分散体各项性能最优。

卞喻^[7]以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）和丙烯酸（AA）为单体，过硫酸铵（APS）为引发剂，烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）和十二烷基苯磺酸钠（SDS）为乳化剂，通过半乳化法进行丙烯酸树脂的合成。确定了油墨用丙烯酸树脂的最佳合成方法为全部预乳化半连续法合成，软硬单体最佳配比为43.0:53.0，乳化剂用量为单体质量的3%，SDS/OP-10之比为5:1，反应温度在75-90℃。加入3%的双丙酮丙烯酰胺（DAAM）作为功能单体，可以使粒径分布变窄，主要集中在68.1nm左右，并具有膜透明度高、光泽度高，成膜速度快的优点。

蔡瑞叶^[8]使用阴离子、非离子乳化剂复配，制备出了性能良好的丙烯酸树脂乳液。实验结果表明，阴离子乳化剂与可聚合反应型非离子乳化剂的质量比为1:2时复配为乳化体系，乳化剂总用量为单体质量的2.5%，所得乳液在外观、凝胶率和粒径等性能上达到要求，涂膜的光泽、硬度等性能较好。羟基含量为单体质量的2%左右时，丙烯酸乳液粘度适中，反应体系稳定。作为羧基单体的丙烯酸用量为单体总质量的2.5%时，丙烯酸乳液反应体系较为稳定。

秦羊阳^[9]通过半连续种子乳液的方法，以03D磷酸酯、甲基丙烯酸六氟丁酯为功能单体，丙二醇丁醚为溶剂，二叔丁基过氧化物为引发剂，制备了具有核壳结构的水性丙烯酸二级分散体。当核壳单体质量比为6:4时，亲水基团在分子末端分布较宽，亲水基团与水分子接触面积大，氢键作用强，分散体粘度增加。含氟基团的引入使丙烯酸树脂分散体的性能得到改善，硬度、耐水性、附着力都得到增强。实验所得分散体粒径平均分布在120nm左右。

徐然^[10]分析了丙烯酸树脂合成过程中甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯之比、丙烯酸用

量、丙烯酸羟乙酯等对树脂水溶液性状的影响。随着甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的摩尔比降低，分散体粘度变小，外观略有改善。丙烯酸用量减少时，丙烯酸树脂分散体的外观与贮藏稳定性有所下降，粒径增大。当丙烯酸用量比减少为0.1时，树脂将不具有自乳化能力。随着丙烯酸用量比增大，分散体粒径减小，粒径分布变窄。