自 Herbert Koch 博士 1958 年发明自然界中并不存在的 α 碳位三烷基取代的一元饱和羧酸（叔碳酸）以来，叔碳酸及其衍生物得到了广泛的工业应用。据报道，基于叔碳酸乙烯酯的水性涂料约占欧洲 34%的份额。叔碳酸乙烯酯由于在 α 碳位有一个大的叔碳基团使其具有独特的优势，最主要的特征是“盾牌效应”：其凭借空间位阻可以保护自身的酯键，同时保护其所在聚合物中相邻单体易被分 解的基团免于化学侵蚀和紫外线降解，从而显著提高聚合物性能 。叔碳酸乙烯酯在中国水性工业涂料的应用前景值得期待。 

1.1 仪器设备

1.2 实验原料

1.3 细乳液聚合工艺

    （1）单体的高速均质预乳化：将去离子水、CO- 1220 乳化剂 、BA、MMA、IBOMA、VV- 10、4- HBA、AA 和 A- 174 依次加入预乳化装置，开启高速均质机进行预乳化 15min。

    （2）加入釜底料：将定量的去离子水加入反应 釜，70℃时，依次加入 H- 870A 乳化剂、COPS- 1 乳化剂、碳酸氢钠和初引发剂 APS。持续升温，20～30min 至 80℃。

    （3）滴加过程：80～83℃，同步匀速滴加经过调整均质乳化的预乳化液和滴加引发剂，4h 同时滴完。

    （4）保温过程：中低速搅拌状态下，83～85℃保 温 2h。

    （5）后消除：降温，75℃用 5～10min 匀速滴加吊白块溶液。持续降温至 40℃以下时加入适量的工 业级 NH3·H2O，调 pH 值 =6.5～7.5，300 目过滤出料。

2 乳液表征与测试

2.1 乳液粒径

    取 0.5mL 聚合物稀释 50 倍，在济南微纳 Winner 2308 干湿一体激光粒度仪进行粒径及分布测试。

2.2 固含量的测定

    按照 GB/T 11175- 2002 合成树脂乳液试验方法。SC（固含量）= 样品干重 g/ 样品湿重 g×100% 2.3 黏度的测定根据 GB/T 2794- 1995 测定。

2.4 电解质稳定性

    Ca2+ 稳定性表达聚合物电解质稳定性。按乳液∶5%CaCl2 溶液 =4∶1，搅拌振荡摇匀，静置 48h， 观察有无絮凝及沉淀。

2.5 pH 值

    采用上海雷磁仪器有限公司 PHS- 3C 精密台式酸度计检测。

2.6 DSC 差示扫描量热分析

    DSC 程序方法：氮气气氛（50mL/min）,以 20℃/min 从 - 30℃升温至 100℃，降温至 - 30℃, 再以20℃/min 从 - 30℃升温至 100℃。

2.7 稀释稳定性

    用去离子水将乳液稀释到固含量 3%，静置24h，目测乳液分层状态，以上层清液量及下层沉淀量表示稀释稳定性。

3.1 乳液理化指标

3.2 DSC 差示扫描量热分析

    DSC 作为一种高效、快速、灵敏的分析测试手段被广泛用于研究物质的物理变化和化学变化。这些变化是物质在加热或冷却过程中发生的，在 DSC 曲线上表现为吸热或放热的峰或基线的不连续偏移。如上图所示，H- 928D 羟基叔碳乳液的玻璃化转变温度为：46.91～48.58℃。

3.3 H- 928D 羟基叔碳乳液的分子设计原理

3.3.1 VV- 10
  VV- 10（新癸酸乙烯酯C9H19COOCHCH2） 是 α碳高度支链化的饱和一元脂肪酸乙烯酯。VV- 10 特别含有与叔碳原子相连的多支链、亲脂疏水、多种异构体的叔碳基团，通过共聚嵌入聚合物分子链可赋予聚合物优异性能。主要表现在：
    （1）叔碳基团提供“盾牌效应”。

    根据 Newman 六位法则，VV- 10 所含的叔碳基团对羧基有最大的空间位阻。叔碳基团就像盾牌一样保护叔碳聚合物和叔碳涂料，显著提高它们的耐化学性和耐气候性，简称“盾牌效应”（shield effect）。

    （2）叔碳基团可以降低聚合物黏度。这是因为叔碳基团的体积结构降低了分子间的作用力。

    （3） 叔碳基团可同时增强聚合物的刚性和柔性。这是因为多种异构体的存在。以 VV- 9 为例，Tg值为 70℃，但是由于支链化的影响，其 Tg 范围为10～119℃。

    （4） 叔碳基团可增强聚合物的疏水亲脂性。VV- 10 在 20℃、100g 水中的溶解度＜0.001g，这说明叔碳基团带来了极强的疏水、亲脂性。

    （5）叔碳基团可明显降低所在聚合物的表面张力。当 VV- 10 占单体总质量的 60%时，其表面张力为 26.6dyn/cm。

    （6）含有叔碳基团的聚合物作为成膜物质，可明显增强涂料的丰满度和鲜映性。这是由于叔碳基团特有的三维链状结构所致。

3.3.2 IBOMA
    IBOMA（甲基丙烯酸异冰片酯）特别含有桥环结构，适用于制造高 Tg 的热塑性丙烯酸树脂。IBOMA可赋予聚合物高硬度、高耐磨性、耐热性、柔韧性和耐侯性。

3.3.3 4- HBA
    4- HBA（丙烯酸 - 4- 羟基丁酯）是一种高交联性的羟基型丙烯酸酯。由于羟基的位置远离主链， 因此反应性良好；同时低温硬化性、柔韧性、耐擦伤 性和耐化学品性良好。

3.3.4 A-
   174 A- 174（γ- 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷）是一种高纯度有机硅，含有甲基丙烯酰氧基有机基和甲氧基硅烷基无机基的双官能团硅烷。具有 无机反应性与有机反应性。A- 174 是一种良好的附着力促进剂和偶联剂。 

3.4 乳液的应用

3.4.1 H- 928D 双组分聚氨酯地坪漆配方

3.4.2 H- 928D 双组分聚氨酯地坪漆生产工艺

3.4.2.1 制备浆料
    （1）将去离子水、分散剂、润湿剂加入配料罐， 低速搅拌混合均匀。

    （2）将蜡粉、重钙和钛白粉加入配料罐，高速分散 30min。用齿轮泵将分散后的浆料泵入砂磨机砂磨，直至细度符合要求。

3.4.2.2 调漆
    （1）低速搅拌下，将 H- 928D 乳液、成膜助剂、AMP- 95 和消泡剂依次加入浆料中。

    （2）低速搅拌下，加入适量增稠剂。调整黏度为8000～10000mPa·s。

    （3）过滤、出料包装。

3.4.3 H- 928D 双组分聚氨酯地坪漆性能