李效玉老師指出，共聚物乳膠作為水性涂料的成膜物質(zhì)，其乳膠共聚物組成和粒子的形貌結(jié)構(gòu)，以及共聚物乳膠粒子在成膜過程中的交聯(lián)，是實(shí)現(xiàn)水性涂料高性能化的關(guān)鍵因素。通常在設(shè)計共聚物乳膠產(chǎn)品的時候，乳膠粒子的共聚物結(jié)構(gòu)和形貌結(jié)構(gòu)的設(shè)計和控制合成，是研發(fā)人員首先要考慮的。由于以水為分散介質(zhì)的共聚物乳膠體系，許多受水影響的交聯(lián)體系不適合在聚合物乳膠體系中應(yīng)用。但是，事物總是有其雙面性，聚合物乳膠體系的非均相分隔效應(yīng)——即聚合物乳膠是幾十至幾百尺度的納米粒子，粒子表面有乳化劑所形成的雙電層結(jié)構(gòu)（或者水合層、雙電層和水合復(fù)合層），通過電荷相斥作用或水合層熵增作用將乳膠粒子與水相形成分隔。這種分隔效應(yīng)是在乳膠粒子內(nèi)部形成一個與水不接觸的獨(dú)立的相，可以通過合成多層核殼結(jié)構(gòu)的共聚物乳膠粒子的方法，在這個相的內(nèi)部設(shè)計交聯(lián)官能團(tuán)，實(shí)現(xiàn)乳膠粒子成膜時通過乳膠粒子的容并而實(shí)現(xiàn)交聯(lián)。
在共聚物乳膠粒子成膜過程中交聯(lián)鍵合形式上可分類為：共價交聯(lián)、離子交聯(lián)、物理交聯(lián)、共價可逆交聯(lián)、多重氫鍵交聯(lián)等交聯(lián)方式。常見的自交聯(lián)體系為帶有乙烯基的可自由基聚合脲單體，參與共聚，主要是用來提供乳膠漆膜的濕附著力和抗擦洗性能，同時也可提供室溫交聯(lián)官能團(tuán)，采用外添加二醛的方法實(shí)現(xiàn)乳膠膜的交聯(lián)。比如脲–醛交聯(lián)體系、羥基丙烯酰胺交聯(lián)體系、硅氧烷交聯(lián)體系、AAEM/二胺體系、羧基–鋅交聯(lián)體系。
物理交聯(lián)體系：對于可高溫烘烤的水性涂料體系，可以設(shè)計成帶有物理交聯(lián)點(diǎn)的共聚物乳膠體系。在合成共聚物乳膠的時候，通過分步種子聚合的方法，合成出乳聚互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)（LIPN）結(jié)構(gòu)的乳膠粒子，較低溫度下涂裝施工時較低玻璃化轉(zhuǎn)變相促進(jìn)成膜形成共聚物乳膠涂膜，然后通過升溫，實(shí)現(xiàn)乳膠涂膜的微相重組，高玻璃化轉(zhuǎn)變相重組成物理交聯(lián)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)共聚物乳膠涂膜的高強(qiáng)度化。物理交聯(lián)體系的另一個類型為多嵌段共聚物：在RAFT試劑存在下，通過乙烯基單體的活性自由基聚合，誘導(dǎo)自組裝得到多嵌段共聚物乳膠粒子，這種乳膠粒子室溫下成膜得到IPN結(jié)構(gòu)聚合物乳膠涂膜，高溫處理后可發(fā)生微相重組，得到硬相為物理交聯(lián)點(diǎn)的共聚物乳膠膜。報告介紹了RAFT活性自由基聚合法合成多嵌段共聚物、三種兩親型ABA三嵌段聚合物的合成路線、三嵌段共聚物乳膠成膜過程、LIPN結(jié)構(gòu)共聚物乳膠粒子的合成及成膜。
乳膠粒子分隔效應(yīng)交聯(lián)體系：在成膜的過程中，粒子之間相互碰撞，外層的親水層與中間的反應(yīng)層相互融合，官能團(tuán)之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成連續(xù)膜，高交聯(lián)度的硬核保持不變，為漆膜提供高的硬度。報告介紹了細(xì)乳液聚合一鍋法合成環(huán)氧/丙烯酸復(fù)合乳膠。
報告最后介紹了共聚物乳膠粒子成膜中的可逆交聯(lián)。包括多重氫鍵交聯(lián)體系和動態(tài)二硫鍵的可逆交聯(lián)。
多重氫鍵交聯(lián)體系：將含有多重氫鍵的單體通過乳液共聚合的方法引入到共聚物乳膠中，乳膠粒子成膜的時候，可形成乳膠粒子間多重氫鍵的鍵合交聯(lián)。雖然氫鍵的鍵能較共價鍵低，但是多重氫鍵下可以大大提高鍵能，這種多重氫鍵可以在較高溫度下解鍵合交聯(lián)，溫度降低后再次形成氫鍵的鍵合交聯(lián)，這種可逆交聯(lián)性可使乳膠涂膜具有劃痕和龜裂的自修復(fù)性。
動態(tài)二硫鍵的可逆交聯(lián)：將二硫鍵通過乳液共聚物等方法引入到乳膠共聚物上，乳膠粒子成膜時動態(tài)的二硫鍵在室溫下形成四硫環(huán)的共價交聯(lián)，在熱、光等作用下，這個四硫環(huán)斷開，并可與二硫鍵再次重新組合成四硫鍵，這種動態(tài)交聯(lián)鍵使乳膠膜具有熱、光可逆交聯(lián)特性，賦予乳膠涂膜具有劃痕和龜裂的自修復(fù)性。
