1、mm左右。掩护式支架的支护性能是：支撑力较小，切顶性能差，但由于顶梁短，支撑力集中在靠近煤壁的顶板上，所以支护强度较大、且均匀，掩护性好，能承受较大的水平推力，对顶板反复支撑的次数少，能带压移架。但由于顶梁短，立柱倾斜布置，故作业空间和通风断面小。由上可知，掩护式支架适用于顶板不稳定和中等稳定、老顶周期来压不明显、瓦斯含量少的破碎顶板条件。2.2.3 支撑掩护式支架支撑掩护式支架是在吸收了支撑式和掩护式两种支架优点的基础上发展起来的一种支架。因此，它兼有支撑式和掩护式支架的结构特点和性能，可适用于各种顶底板条件。支撑掩护式支架的顶梁由前梁与主梁构成，四根立柱支撑在顶梁和立柱之间，掩护梁的上端与
2、顶梁铰接，下端用连杆与底座相连。这种支架的优点是：支撑力大，切顶性能强，防护性能好，通风断面大，稳定性好，应用范围广。它的主要缺点是：结构复杂，成本较高。支撑掩护式支架的立柱均为两排，立柱可前倾和后倾。也可倒八字形布置和交叉布置。通常，两排立柱都直接支撑在顶梁上，个别情况下，也有后排立柱支撑在掩护梁上而前排立柱支撑在顶梁上。2.2.4 特种液压支架特种液压支架是为满足某些特殊要求而发展起来的液压支架，在结构型式仍属于上述某种基本架型。2.3 对液压支架的基本要求1. 为了满足采煤工艺及地质条件的要求，液压支架要有足够的初撑力和工作阻力，以便有效地控制顶板，保证合理的下沉量。2. 液压支架要有足
3、够的推溜力和移架力。推溜力一般为100左右；移架力按煤层厚度而定，薄煤层一般为100kN150kN，中厚煤层一般为150kN 250kN，厚煤层一般为250kN 400kN。3. 防矸性能要好。4. 排矸性能要好。5. 要求液压支架能保证采煤工作面有足够的通风断面，从而保证人员呼吸、稀释有毒气体等安全方面的要求。6. 为了操作和生产的需要，要有足够宽的人行道。7. 调高范围要大，照明和通讯方便。8. 支架的稳定性要好，底座最大比压要小于规定植。9. 要求支架有足够的刚度，能够承受一定的不均匀载荷和冲击载荷。10. 在满足强度条件下，尽可能减轻支架重量。11. 要易于拆卸，结构要简单。12. 液
4、压元件要可靠。2.4支架的选型设计2.4.1设计的原始条件煤层厚度：H1.83.2米；顶设条件老顶II级、直接顶II级，底板平整，无影响支架通过的断层。工作面配套设备：采煤机：MXA-300/3.5，刮板输送机：SGZ730/320。煤层倾斜角小于15度，支护强度、底板抗压强度、泵站压力、安全阀调定压力40MPa。2.4.2支架的支护性能与外载荷由液压支架的工作状态知，支架承受的外载荷是顶板下沉形成的。在顶板下沉过程中，支架的顶梁与顶板有相对滑动的现象，支架不仅受有垂直于顶梁的力，还受有平行于顶梁的摩擦力。垂直于顶梁的力由支架的工作阻力来平衡。在支架承载过程中，支架底座承受工作面底板反作用力。
5、 为了设计计算方便，要对支架的外载荷和支架本身进行简化，概述如下：把支架简化成一个平面杆系结构。为偏于安全，在计算时把外载荷视为集中载荷；金属结构件按直梁理论计算；顶梁、底座与顶底板被认为均匀接触，载荷沿支架长度方向按线性规律分布，沿支架宽度方向为均布；通过分析和计算可知，掩护梁上矸石的作用力，只能使支架实际支护阻力降低所以，在进行强度计算时不计，使掩护梁偏于安全；立柱和短柱按最大工作阻力计算；产生作用在顶梁上的水平力的情况有两种，是由于支架让压回缩，顶梁前端点运动轨迹为近似双纽线，顶梁与顶板间产生相对位移，顶板给予顶梁水平摩擦力，另一种是由于顶柜向采空区方向移动，使支架顶梁受一指向采空区的水
6、平摩擦力。顶梁和顶板的静摩擦系数W，一般取0.150.3；按不同支护高度时各部件最大受力值进行强度校核。 2.4.3 影响架型选择的因素(1) 煤层厚度煤层厚度不但直接影响到支架的高度和工作阻力，而且还影响到支架的稳定性。当煤层厚度大于2.52.8m（软煤取下限，硬煤取上限）时，应选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。当煤层厚度变化较大时，应选用调高范围大的支架。(2) 煤层倾角煤层倾角主要影响支架的稳定性，倾角大时易发生倾倒、下滑象。当煤层倾角大于1015时，应设防滑和调架装置，当倾角超过18时，应同时具有防滑防倒装置。(3) 底板性质底板承受支架的全部载荷，对支架的底板影响
7、较大，底板的软硬和平整性，基本上决定了支架底座的结构和支承面积。选型时，要验算底座对底板的接触比压，其值要小于底板的允许比压(对于砂岩底板，允许比压为1.962.16MPa，软底板为0.98MPa左右)。(4) 瓦斯涌出量对于瓦斯涌出量大的工作面，支架的通风断面应满足通风的要求，选型时要进行验算。(5) 地质构造地质构造十分复杂，煤层厚度变化又较大，顶板允许暴露面积和时间分别在58和20min以下时，暂不宜采用液压支架。(6) 设备成本在满足要求的前提下，应选用价格便宜的支架。2.4.4 支架架型的确定从架型的结构特点来看，由于架型的不同，它的支撑力分布和作用也不同；从顶板条件来看，由于直接顶
8、类别和老顶级别的不同，支架所承受的载荷也不同。所以，为了在使用中合理地选择架型，要对支架的支撑力、采煤高度与承载的关系进行分析，使支架的支撑力能适应顶板载荷的要求。根据煤层厚度1.83.2米，属于中厚煤层。支架的适应高度为1.53.5米煤质条件老顶II级、直接顶II级，底板平整，无影响支架通过的断层，根据表2.1初步选定为掩护式两柱液压支架。老顶级别直接顶类别12312312344支架类型掩护式掩护式支撑式掩护式掩护或支撑掩护式支撑式支撑掩护式支撑掩护式掩护或支撑掩护式掩护或支撑掩护式支撑式采高小于2.5m时支撑掩护式采高大于2.5m时支架支护强度MPa采高m10.2941.30.2941.6
9、0.29420.249应结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区20.343（0.245）1.30.343（0.245）1.60.34320.34330.441（0.343）1.30.441（0.343）1.60.44120.44140.539（0.441）1.30.539（0.441）1.60.53920.539表2.1支架架型的选择 注：括号内的数字是掩护式支架的支护强度。表中所列支护强度在选用时，可根据本矿情况允许有%的波动范围。表中1.3、1.6、2分别为、级老顶的分级增压系数；级老顶给出最低值2，选用时可根据本矿实际确定适宜值。 3 液压支架的整体结构设计3.1 支架高度、中心距的确定
10、3.1.1支架高度的确定 支架高度的确定原则，应根据所采煤层的厚度，采区范围内地质条件的变化等因素来确定，其最大与最小高度为： （式3.1） （式3.2）煤层最大采高，煤层最小采高伪顶冒落的最大厚度，一般取0.20.3m顶板最大下沉量，一般取100200mm移架时支架的最小可缩量，一般取50mm矸、浮煤厚度，一般取50mm本设计采高1.83.2m,取支架高度为1.53.5m 3.1.2支架伸缩比支架的伸缩比指最大与最小支架高度之比值为： （式3.3）代入数据得m=2.33。3.1.3支架间距 所谓支架间距，就是相邻两支架中心线间的距离。按下式计算： （式3.4）式中： 支架间距（支架中心距）；
11、每架支架顶梁总长度；相邻支架（或框架）顶梁之间的间隙；n每架所包含的组架的组数或框架数，整体自移式支架。支架间距要根据支架型式来确定，但由于每架支架的推移千斤顶都与工作面输送机的一节溜槽相连，因此目前主要根据输送机溜槽每节长度及帮槽上千斤顶连结块的位置来确定，我国刮板输送机溜槽每节长度为1.5m,千斤顶连结块位置在溜槽中长的中间，所以除节式和迈步式支架外，支架间距一般为1.5m。本次设计取支架的中心距为1.5m。3.2底座长度的确定3.2.1底座长度底座是将板压力传递到底板和稳固支架的部件。在设计支架的底座长度时，应考虑如下诸方面：支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱，
12、液压控制控制装置、推移装置和其他辅助装置；使于人员操作相行走，保证支架的稳定性等。通常，掩护式支架的底座长度职3.5倍的移架步距(一个移架步距为0.6m)，即2.1m左右；支撑掩护式支架的底座长度取4倍移架步距，即2.4m左右。本次设计取底座长2.18m。3.2.2 底座宽度支架底座宽度一般为1.11.2m。为提高横向稳定性和减小对底板比压，厚煤层支架可加大到1.3m左右，放顶煤支架为1.31.4m。底座中间安装推移装置的槽子宽度与推移装置的结构和千斤顶缸径有关，一般为300380mm。宽度取1350mm。3.3四连杆机构的设计3.3.1四连杆机构的作用与缺点1梁端护顶 鉴于四连杆机构可使托梁
13、铰接点呈双纽线运动，故可选定双纽线的近似直线部分作为托梁铰接点适应采高的变化范围。这样可使托梁铰接点运动时与煤壁接近于保持等距，当梁端距处于允许值范围之内时，借此可以保证梁端顶板维护良好。2挡矸 鉴于组成四连杆机构的掩护梁既是连接件，又是承载件，为了承受采空区内破碎岩石所赋予的载荷，掩护梁一般做成整体箱形结构，具有一定强度。由于它处在隔离采空区的位置，故可以起到良好的挡矸作用。3抵抗水平力 观测表明：综采面给予支架的外载，不但有垂直于煤层顶板的分力，而且还有沿岩层层面指向采空区方向（或指向煤壁方向）的分力，这个水平推力由液压支架的四连杆机构承受，从而避免了立柱因承受水平分力而造成立柱弯曲变形。
14、4提高支架稳定性 鉴于四连杆机构将液压支架连成一个重量较大的整体，在支架承载阶段，其稳定程度较高。四连杆机构在具有以上诸作用的同时，也有一些缺点。首先，支架在工作过程当中，四连杆机构必须承受很大的内力，从而导致支架结构尺寸的加大和重量的增加；其次，由于四连杆机构对顶板产生一个水平力（又称水平支撑力），因此对支架的工作性能将产生不良影响。3.3.2 四连杆几何特征（1）支架在最高位置时，=5262，即：0.911.08弧度；=7585即1.311.48弧度；支架在最低位置时，保证。（2）后连杆与掩护梁的比值，掩护式支架为I =0.450.61;支撑掩护式为I = 0.610.82。（3）前后连杆
15、上绞点之距与掩护梁的比值为0.220.3。（4）点的运动轨迹呈近似双纽线，支架由高到低双纽线运动轨迹的最大宽度mm以下。（5）支架在最高位置时的应小于0.35，在优化设计中，对支撑掩护式支架最好应小于0.16。3.3.3.四连杆机构各部尺寸的确定四连杆机构各部参数如图3.1所示，图中的为支架在最高位置时的计算高度。令：=; =; =; =; =; =; =; =;=; ;=图3.1四连杆机构参数图1、四连杆的作用四连杆机构是现代液压支架主要的稳定机构，其主要作用是保证支架纵向和横向的稳定性；承受和传递载荷以及保持液压支架的整体刚度等。对于四连杆的选择形式，大多数都是采用前整体后单的形式，这样可
16、以增加尾部的空间。具有四连杆机构的液压支架从问世以来，经过长期的实践考验，显示出巨大优越性，并从根本上克服了支撑式支架稳定性和力学持性的缺陷，成为液压支架技术发展史上的一个重要里程碑。现代掩护式和支撑掩护式支架都用前后连杆把掩护梁和底座连结在一起，这样组成的双摇杆四连杆机构可使支架升降时保持比较稳定的梁端距，即要求掩护梁和顶梁的铰接点的运动轨迹近似为一条直线，故称底座、前连杆、后连杆和掩护梁组成的机构为近似直线机构，从而得到一个近似相等的端面距，以提高管理顶板性能，使支架能承受较大的水平力。液压支架升降时，顶梁的运动轨迹是由四连杆机构决定的，既有顶梁与掩护梁的铰点E的轨迹所决定，其轨迹如图3.
17、2所示：图3.2升降柱运动轨迹2、支架四连杆机构的运动轨迹支架在最大高度和最小高度范围内运动时，E点的运动轨迹呈3种形式：双向摆动(ABCD段)、单向向后摆动(BC段)和单向向前摆动(AB段和CD段)。选择不同的四连杆参数可以使E点轨迹处于上述3种曲线段。支架工作时，受到顶板载荷的作用，有下缩趋势。当E点轨迹处于AB段时，顶梁相对于顶板有向煤壁移动的趋势，顶板对顶粱的摩擦力指向采空区侧。当E点轨迹处于BC段时，顶梁相对于顶板有向采空区移动的趋势，此时顶板对顶梁的摩擦力指向煤壁。当顶板运动趋势超过支架运动趋势时，顶梁与顶板间的摩擦力方向将取决于顶板的运动趋势。从顶板管理方面分析，顶梁向煤壁方向移
18、动比顶梁向采空区方向移动有利。前者对于保持粱端顶板处于挤压状态有利，而后者容易导致顶板产生离层或断裂，造成顶板断裂线前移或梁端冒顶。因此，合理设计四连杆参数使支架工作段内，E点轨迹处于AB段比较理想，但对于调高范围大的支架，要达到要求是困难的。然而，由于四连杆销孔间隙的作用，使E点实际运动轨迹与上述理论轨迹不完全相同。为了保持支架梁端距的稳定，一般应控制梁端摆动幅度 3080mm。液压支架的纵向稳定性完全是由四连杆机构决定的，而不取决于立柱的多少。液压支架实际受力状态十分复杂，经常受到非对称载荷和横向载荷的作用，保持支架横向稳定性和整体刚性十分重要。如图示支架立柱为二力构件，不具有承受较大横向
19、载荷的能力。支架的横向载荷只能靠四连杆机构承受。3、四杆机构之间的关系掩护式和支撑掩护式支架的四连杆机构都是双摇杆机构。双摇杆机构形成的条件是：最短杆C和最长杆之和小于其余两杆长度之和，而最短杆为上连杆（掩护梁），最短杆的对边a为固定杆（底座），即： Cb。在J点作角，再取JC一定长度与HC交于C点，C点作为后连杆和掩护梁的铰接轴。 4)以J为圆心，JC为半径画一圆弧。以I为圆心，以HC的长度为半径画圆弧与ab弧交于E点。C点和E点就是后连杆在支架为最小高度和最大高度时的极限位置。 5)在CH上取一长度CD，必须使CDDC,这样CD就是最短杆。而且要使CDDGCJJG. 于是G点成为前连杆和底
20、座的铰接轴。 7) IH之间的轨迹的校核。在CE弧内平均取几点，例如1、2、3点，依次的以1、2、3为圆心，以CD为半径画弧，与以G点为圆心GD为半径的FD弧交于点，连接、，并都给予延长得、点，使1=2=3CH。这样，I、所形成的曲线要接近直线。如果差别太大，要改变四连杆的尺寸或角度，以上述的过程画出IH间的轨迹，使近似于直线。 除要求水平偏移量不超过规定值外，对角的变化要求均匀。特别要注意在最大高度时，不要发生突变。角是连杆瞬时中心与掩护梁铰接轴的连线和顶梁延长线之间的夹角。 注意，CDH上的D点，可以不在CH连线上。确定掩护梁上铰点至顶梁顶面之距和后连杆下铰点至底座底面1前言1.1微乳液聚
21、合的特点及机理微乳液体系中含有大量的表面活性剂，形成的微乳液滴非常小，由于液滴的总表面积大大增加，覆盖其表面的乳化剂分子的数目大大增加，形成胶束就大大减少了。所以微乳聚合反应的主要场所不是增溶胶束，而为乳化单体液滴，聚合物粒子的平均粒径和初始单体液滴的直径相同，但是，在增溶胶束成核生成的粒子较单体液滴成核生成的粒子小。微乳液聚合过程一般包括：种核的产生和粒子的成长。种核的产生过程：对于油溶性的引发剂，溶于单体液滴里面，分解产生自由基引发聚合，生成种子核；水溶性引发剂在水中分解生成自由基，再通过扩散由水相进入单体液滴引发聚合，粒子成长过程微乳液聚合的反应场所主要是单体液滴，每一个被乳化剂包围、尺
22、寸有特别小的单体液滴就是一个微反应器，反应过程中不会像普通乳液那样有单体的补充。因此，随着反应的进行，单体越来越少，反应速率也要不断减慢直到单体消耗完，反应结束。如果继续向体系滴加单体新加入的单体就会被过量的乳化剂分散乳化，形成新的微小的单体液滴。微乳液与乳液一样，都是在乳化剂的作用下形成的油水混合体系，但是两者之间存在明显的差别。它区别于常规乳液聚合的特点是生成的微乳胶粒子中的聚合物链数很少。许多研究证实，在苯乙烯的微乳液聚合中，每个乳胶粒子中有24条聚合物分子，而在丙烯酰胺微乳液聚合中，每个乳胶粒子中只有1条聚合物分子，此时的聚合可以认为是单链分子聚合反应或低链数分子聚合反应。而常规乳液聚
23、合的离子中的大分子链数要比它高出23个数量级。乳液是浑浊的不稳定体系，而微乳液是热力学稳定的透明体系。乳液中分散相尺寸较大，而微乳液中分散相尺寸较小。因此可以预期微乳液聚合必然与乳液聚合具有某些相似的特征，同时也必定具有某些特殊性。乳液聚合有明显的恒速期，而许多文献认为无恒速期是微乳液聚合的重要特征，这是由于微乳液体系中没有大的单体液滴和在微液滴成核的结果。但随着研究的深入，发现自由基产生的速率较低（即引发剂浓度小或反应温度低）时，微乳液聚合有明显的恒速期。微乳液体系中由于连续成核的原因，体系中总的聚合物粒子数在不断增加，活性聚合物粒子（含增长自由基）的生成速率与终止速率达到动态平衡时，活性聚
24、合物粒子的数目则会达到稳定值。如果此时体系内的单体量仍然能够维持聚合物粒子内的单体浓度处于饱和状态，就可以观察到明显的恒速期。一般而言，聚合恒速期随引发速率的增大及单体浓度的减小而缩短，甚至完全消失。这也正是过去研究大多数微乳液聚合体系中观测不到恒速期的原因。丙烯酸酯通式如CH2CR1COOR2其中R 2通常是一个烷基如甲基、乙基、丁基等。在能产生游离基的过氧化物或偶氮二异丁腈的存在下,丙烯酸酯易于发生游离基聚合。以高能射线(560 nm 以下的紫外光或电子束)照射丙烯酸酯,将在单体上产生活性中心,引发聚合。但在实际生产中往往有必要添加增感剂(光聚合引发剂) 。- R 1 和- C OO R2
25、 基团的吸电子性较强时,弱碱性的水或醇能引发阴离子聚合反应。由于丙烯酸酯聚合物是饱和化合物,所以对热、光化学、氧化分解具有良好的耐受性,即稳定性好。另外,因具有与其他许多乙烯基单体容易共聚的特性,所以可以改善聚合物的物性,并且丙烯酸酯可由乳液、溶液、悬浮聚合法进行均聚及共聚,因此引起了研究者的兴趣。丙烯酸酯胶粘剂由于合成和使用方法不同, 其产品也具有不同的特点和使用范围。按其应用方法分类,可以分为二液瞬时胶粘剂、厌氧胶粘剂、压敏胶粘剂和瞬干胶粘剂等。正是因为微乳液聚合具有上述许多特征，最近几年微乳液聚合引起了越来越多学者的关注。当今研究的热点集中于以下几个方面。1、寻找新的乳化剂体系。2、多孔
26、材料的制备。3、功能材料的制备。1.2丙烯酸酯微乳液的应用 微乳液具有许多优异性能，已广泛应用到各个领域，丙烯酸酯共聚物乳液是(甲基)丙烯酸酯类与其它乙烯基酯类单体进行乳液聚合的产物，具有优异的抗老化、易成膜、耐油、耐酸碱等性能，价格低廉，合成工艺简单，符合环保要求，已被广泛应用于日用化工1-2、涂料成膜剂3、纺织印染黏合剂4、化学电源5、功能膜6、医用高分子7、纳米材料及水处理8等领域。改性或制备功能性丙烯酸酯乳液可采用无皂乳液9、微乳液聚合10等方法，或通过乳液粒子设计和采用乳液聚合新工艺（如核壳乳液聚合11、互穿网络技术12等方法）改善丙烯酸酯乳液的性能但丙烯酸酯乳液自身也存在一些缺陷，
27、如耐水性差、低温易变脆、高温易变黏失强等，因此，对丙烯酸酯乳液进行改性及制备功能性丙烯酸酯乳液受到了关注。丙烯酸酯微乳液(分散相尺寸为10100 nm)是由油、水、表面活性剂和助表面活性剂等混合而成的各向同性(透明或半透明)热力学稳定体系。丙烯酸酯微乳液的主要优点是：制备工艺简单，生产过程易于控制，价格低廉，质量稳定；与皮革纤维粘接力强，具有良好的渗透性、亲合性和成膜性，并且形成的薄膜透明、柔韧和富有弹性。近几年，有关该方面的研究报道较多：张臣采用质量分数为4的反应型乳化剂(TS一02)与阴离子型乳化剂十二烷基磺酸钠(SDS)复配，制备了粒径为26 nm的丙烯酸酯微乳液；徐天柱等采用质量分数为
28、72的烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐(OS)、SDS和烯丙氧基羟丙磺酸钠(HAPS)等作为复合乳化剂，合成了综合性能良好的丙烯酸酯微乳液。然而，由于丙烯酸酯微乳液聚合体系中乳化剂含量较高，致使乳胶膜的耐水性、附着力等明显降低，并且乳胶膜的丰满度欠佳，故有效降低体系中乳化剂的含量，仍然是该研究领域的热点之一。丙烯酸酯聚合物乳液及乳液聚合物是以丙烯酸系化合物为主要单体进行乳液聚合而制得的性能各异用途广泛的一大类工业产品，在国民经济中占重要地位。丙烯酯类共聚物乳液是丙烯酸酯类或甲基丙烯酯类与其它乙烯基酯类单体进行乳液聚合的产物13。早在20世纪30年代，就开始了丙烯酸系化合物的工业化生产，随着下游产品的不
29、断发展及应用领域不断拓宽，激发了丙烯酸酯类化合物的快速发展。2004年世界上丙烯系单体的生产能力已达427万吨/年，主要集中在美国、日本、德国、法国、英国、韩国等国家。我国05年丙烯酸系单体消费量为65万吨/年，其不足部分尚需进口，现在还有很大的缺口。目前我国正在兴建多家大型丙烯酸系单体生产装置，以适应国内快速发展的需求。当纳米材料为分散相，有机聚合物为连续相时，就是聚合物基纳米复合材料。由于 纳 米 粒子的特殊性能以及与聚合物协同作用，聚合物基纳米复合材料具有无机材料、无机纳米材料、有机聚合物材料、无机填料增强聚合物复合材料等所不具备的一些性能，主要表现在:1、同步增韧增强效应，无机材料具有
30、刚性，有机材料具有韧性，无机材料对有机材料的复合改性，能提高有机材料的刚性，但会降低其韧性。而纳米材料对有机聚合物的复合改性，却是在发挥无机材料的增强刚性效果的同时，又能起到增韧的作用。这是纳米材料对有机聚合物复合改性最显著的效果之一 。2、新型功能高分子材料5:传统功能高分子材料一般通过化学反应合成得到，具有一定的官能团，如何使乳胶膜具有一定的硬度和足够低的成膜温度, 是乳液配方设计的中心问题14，或者要赋予一定的官能团才能表现出其功能来。而聚合物基纳米复合材料是通过纳米材料改性有机聚合物而赋予复合材料新功能，纳米材料以纳米级水平均匀分散在复合材料中，没有所谓的功能团 ， 但可直接或间接得达
31、到具体功能的目的。3、强度大、模量高:无机纳米材料可以在比较小量添加的情况下 (通常为3- 5%质量分数)，使复合材料的强度、韧性以及阻隔性能得到明显提高， 而且比同样条件下加入普通粉体所造成的提高要高出数倍。丙烯酸酯类共聚物微乳液性能优良、价格低廉，合成工艺简单，乳液稳定，涂层耐光、耐老化，应用广泛且符合环保要求。目前应用最多的是（甲基）丙烯酸酯类共聚物、醋酸乙烯酯/（甲基）丙烯酸酯类共聚物和苯乙烯/（甲基）丙烯酸酯类共聚物乳液。随着丙烯酸酯类共聚物乳液的应用和研究进展以及环保要求的日益提高，丙烯酸酯类共聚物乳液广泛用作涂料成膜剂和纺织印染粘合剂，以及日用化工、化学电源、功能膜、医用高分子、
32、纳米材料以及水处理等方面，其用量与日俱增。丙烯酸酯系乳液涂料在建筑涂料和胶粘剂中已得到广泛应用，而要用于对硬度、光泽、透明度等要求较高的木器漆领域还有一定的差距。乳胶粒的大小和分布是影响聚合物乳液性能的重要指标。纳米级粒子乳液即微乳液成膜性能好，可以保证成膜性能的同时赋予其较高的硬度：形成的胶膜致密、光洁爽滑，光泽好、透明度高，因而在追求原色的木器涂料市场具有广泛的应用前景。常规微乳液聚合体系，比较突出的问题是乳化剂用量大、单体含量低。乳化剂含量太高则胶膜耐水性低，而固含量太低又使得乳胶膜的丰满度不能满足要求，因而限制了微乳液聚合在涂料工业上的应用。丙烯酸酯微乳液在油墨、纸张、纺织品、皮革等方
33、面的应用。丙烯酸酯微乳液，因其粒径小，所形成的膜致密、滑爽、有光泽，使得其作为涂层，在纸张、纺织品、皮革等方面的应用方兴未艾。Dragner采用苯乙烯或苯乙烯的衍生物与（甲基）丙烯酸酯单体共聚，乳化剂是一种低分子量碱可溶的含酸官能团的共聚物，制得一种微乳液，用此微乳液与淀粉混合，得到一种纸张表面用的处理剂。Vernardakis等以丙烯酸酯、苯乙烯、马来酸酐、聚酯磺酸盐、聚酰胺、聚氨酯合成一种微乳液，用于油墨当中。丙烯酸酯微乳液在建筑方面的应用。建筑物体一般都直接暴露在外界当中，受到各种各样的条件对其造成损害，如不适当加以保护，则其原始外观受损，使用寿命缩短。（甲基）丙烯酸酯微乳液的优良性能，
34、使得其在建筑方面的应用潜力极大。Vanagiuchi等以（甲基）丙烯酸酯化合物为原料，合成一种微乳液，其有多种特性：屏蔽紫外线，防锈、防霜。薛妍等把颗粒尺寸在纳米级的聚丙烯酸甲酯微乳液用于水泥砂浆改性，探讨了微乳液对水泥砂浆性能的影响。在很大程度上提高其抗压和抗折强度、改善了水泥砂浆的流动性、提高了致密性。水性涂料作为一种低VOC涂料，是环保型涂料发展的一个重要方向，其中丙烯酸树脂类水性涂料因具有优异的光泽、丰满度、耐候性等而备受欢迎。但现阶段水性丙烯酸树脂木器涂料由于涂膜厚度和耐水性欠佳，常温或低温施工成膜性能不理想，因此限制了水性丙烯酸树脂，木器涂料的大规模推广应用，丙烯酸酯微乳液是纳米相
35、分散体系，其具有优异的成膜性、渗透性、流动性，其应用前景非常广阔，但合成高固含量低乳化剂的丙烯酸酯微乳液刚刚起步，因此有必要对其合成和应用进一步研究。2 实验仪器与方法2.1 实验仪器与药品表2.1 实验仪器及生产厂家仪器名称型号生产厂商电动搅拌器Pw-2-100巩义市予华仪器有限责任公司恒温水浴锅HH-1江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司玻璃仪器：250mL三口烧瓶、球形冷凝管、恒压滴定管、烧杯等。其他：铁架台、水银温度计等。表2.2 实验药品及生产厂家药品纯度生产厂家苯乙烯（St）C8H8分析纯（AR）天津市大茂化学试剂厂丙烯酸甲酯（MA）C4H6O2分析纯（AR）天津市大茂化学试剂厂丙烯酸
36、乙酯（EA）C5H8O2分析纯（AR）天津市大茂化学试剂厂甲基丙烯酸甲酯（MMA）C5H8O2分析纯（AR）天津市大茂化学试剂厂过硫酸钾（KPS）K2S2O8分析纯（AR）十二烷基硫酸钠（SDS）C12H25NaO4S分析纯（AR）辽宁新兴试剂有限公司辛基酚聚氧乙烯(10)醚（OP-10）分析纯（AR）NaOH固体分析纯（AR）蒸馏水自制2.2 实验方法乳液聚合有间歇、连续、半连续三种操作方式，半连续操作可通过调整进料组成与进料方式达到控制反应速率与反应放热，合成组成均一或组成完全非均一、合成不同粒径、粒径分布和粒子形态的乳液以及高固含量乳液等，半连续乳液聚合具有较宽的操作弹性。本实验采用半连
37、续单体滴加法，水浴温度 75 时先将部分单体、引发剂加入到带有温度计、搅拌器和冷凝管的三口瓶中，加入大部分蒸馏水，使其完全溶解。然后高速搅拌，直到形成明显蓝色乳液，在反应一段时间。再加入剩余单体均匀混合，均匀滴加单体，将其在3h内滴完，并定时补加剩余引发剂。然后水浴开始升温，85 时保温1h。最后降温出料，调节pH值到7至8。进行检测。制备混合单体：分别取6g苯乙烯，6g丙烯酸甲酯，6g丙烯酸乙酯，6g甲基丙烯酸甲酯放入烧杯中，混合均匀。制备复合乳化剂：分别取18g十二烷基硫酸钠和6gOP-10加入烧杯待用。取出2.4g过硫酸钾于烧杯中待用。在250mL带搅拌器、回流冷凝器、温度计的三口烧瓶内
38、依次加入去离子水、复合乳化剂（十二烷基硫酸钠/OP-10）、一半的混合单体、一半的引发剂。水浴加热升温至75时，开始进行反应。反应至溶液中出现蓝相（若在1.5小时内未出现蓝相，向烧瓶中补加1g引发剂，继续反应1小时），继续反应0.5小时，把侧口中的温度计取下，换上恒压滴定管，将剩余的混合单体加入到恒压滴定管中，在3小时内滴加到烧瓶中。将剩余的一半引发剂溶解到10-20mL水中，在滴加单体的3小时内，每隔半小时补加一次引发剂，3小时加完。3小时后，水浴升温至85，再反应1小时，降温至30-40，用8的氢氧化钠调节乳液PH值为7-8，出料。检测产品固含量，粘度，表面张力。实验装置如图所示。注意事项
39、：（1）注意实验安全。（2）搅拌器的安装与使用，水浴锅的使用注意事项。（3）冷凝装置注意固定，冷却水“下进上出”。（4）温度计与搅拌棒的位置应注意避免碰撞。（5）反应出现大量泡沫，可适量加入消泡剂。3结果与讨论3.1实验记录实验全程记录：1030按实验要求加入药品，组装装置。水浴75。1110反应开始，搅拌器调到最大转速。三口瓶中产生大量泡沫，加入少量消泡剂。水浴75。1130未出现蓝相，泡沫稍减。水浴75。1150未出现蓝相，泡沫不消失。水浴75。1200未出现蓝相，泡沫减少。水浴75。1210未出现蓝相，泡沫减少。水浴75。1220未观察到蓝相出现。1230未观察到蓝相出现。水浴74.91
40、240观察到蓝相出现，体系呈淡蓝色与乳白色混合胶液。有泡沫存在，水浴75。1250继续反应0.5h，取剩余药品。1310撤下温度计，换上恒压滴液漏斗，加入剩余药品，调节滴加速度（半连续加料法）。1320继续反应，将剩余引发剂溶于20mL水中，使其完全溶解。1325第一次补加引发剂，约4mL。1355第二次补加引发剂， 4mL。1425第三次补加引发剂， 4mL，还有大量泡沫存在。1455第四次补加引发剂，约4mL。1525第五次补加引发剂，约4mL，有少量乳白色物质粘于瓶壁。1555第六次补加引发剂，约4mL，引发剂已全部加入，观察到有较多乳白色胶状物产生。1610反应3h，升温至85，继续反
41、应1h。661613温度达到85，继续反应1h，呈乳白色胶液。1713反应结束，拆下装置，出料，调节pH。用8%-10%NaOH溶液调节pH值至7-8。保存检测。1725整理实验桌，清洗实验用品，检查完毕。实验结束。3.2实验结果3.2.1表面张力时间一分钟两分钟五分钟第七组分分分由上表数据：1min，2min，5min都存在分层现象，说明微乳液表面张力较大。3.2.2固含量质量表面皿质量W0 干燥前质量W1干燥后质量W2第七组17.64318.09817.797由上表数据：固含量(w%) =（W2- W0）/（W1-W0）100%式中： W0为培养皿的质量；W1为聚合物乳液的质量；W2为干燥后乳胶膜和培养皿的总质量。干燥前样品质量：18.098-17.643=0.455mg干燥后样品质量：17.797-17.643=0.154mg固含量：0.154 0.455=33.85%即样品固含量为33.85%。3.2.3粘度（100mL水的流速时间10s）实验药品体积mL时间s第七组202.85由上表数据：参照为100mL水的流速时间10s，取样20mL的流速时间2.85s，说明该丙烯酸酯微乳液粘度稍大于水。3.3实验讨论3.3.1 丙烯酸酯单体的选择 丙烯酸与甲基丙烯酸系单体是一类非常重要的乳液聚合单体，因其乳液
