硅丙乳液的合成方法及性能研究.pdfVIP

硅丙乳液的合成方法及性能研究 孙道兴 青岛化工学院应化系 266042 仇汝臣 马新启 青岛化工学院化工与制药学院 266042 摘要 介绍有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备方法 分析了乳化剂 软硬单体配比 功能性单 体 温度等因素对聚合反应转化率及乳液性能的影响 关键词 硅丙改性乳液 功能性单体 乳化剂 近年来 随着房地产业的兴旺 建筑涂料的应用越来越多 外墙涂料不仅对建筑物起着 美化作用 更重要的是对建筑物给以保护 使基材免受外界大气 紫外线 雨水及化学物质 的侵害 处长使用寿命 乳胶涂料以质轻 安全 色彩丰富典雅 施工效益高 易于翻新维 护以及VOC 排放低 符合环保要求等特点成为建材中的新宠 经过多年努力 丙烯酸酯类乳胶涂料的生产技术已很成熟 在中低建筑上得到广泛应用 使用期基本上可满足5 年--10 年要求 而大型化 高层化建筑 要求涂料的使用期至少在 15 年以上 现有的丙烯酸涂料存在高温易返粘 低温易脆裂的缺陷而难以满足要求 目前 这类建筑物主要采用贴面砖或幕墙玻璃装饰 贴面砖或幕墙玻璃 因粘接剂老化带来的高空 坠落伤人隐患及城市光污染等危害 被有关部门明令禁止在某些范围内使用 于是高耐候 高耐沾污性 高保色性和低污染的高性能建筑乳胶涂料引起人们的极大关注 有机硅树脂中的Si-O 键能(451KJ/mol)远远大于C-C 键能(356KJ/mol)和C-O 键能 (336KJ/mol) 结合得十分牢固稳定 这使得它的耐热性 耐候性 抗氧能力增强 另外 聚硅氧烷分子呈螺旋结构 甲基向外排列并绕Si-O 链旋转 分子体积大 内聚能密度低 从而使有机硅氧烷有很强的憎水性和防尘性 丙烯酸树脂的硅烷改性有物理混拼法和化学共 聚法 改性后的树脂不但具有有机硅树脂的高耐候 耐污染性 同时具有丙烯酸酯类聚合物 的柔韧性 而且能明显地降低成本 有机硅乳液和丙烯酸乳液混拼 物理改性 作为成膜物时 容易产生两相分离 储存期 短 而且有机硅聚合物活性基团已大部分聚合 与丙烯酸聚合物及基材间没有化学键结合 其耐候性和附着力大打折扣 而化学共聚法是将带有不饱和键的有机硅氧烷单体和丙烯酸酯 类单体共聚 在聚合物主链上引入硅氧烷 硅丙树脂在干燥成膜时 硅氧烷水解 缩聚 可 在聚合物分子之间以及聚合物与基材之间形成牢固交联的立体网络- - Si-O-Si- -结构 使 漆膜具有很强的耐水性和附着力 虽然硅烷改性的硅丙成膜物具有很大的优点 但由于有机 1 硅的低表面能和硅氧烷的长链大分子结构 难以被乳化剂乳化而进入胶束 硅氧烷分子和丙 烯酸单体的共聚受到很大限制 这是硅丙乳液合成的难点所在 本实验通过确定乳化剂 软硬单体的配比 功能性单体的用量 温度等参数 采用特殊 工艺和助剂 制得性能优异的硅丙涂料 1 实验部分 1 1 原材料及硅丙乳液配方 甲基丙烯酸甲酯 MMA 丙烯酸丁酯 BA 丙烯酸 AA 丙烯酸羟乙酯 HEA 均为北京东方化工厂生产工业品 苯乙烯 St 齐鲁石化公司生产的工业品 羟基硅油 二甲基硅油 山东莱州金泰化工厂生产 十二烷基苯磺酸钠 SDS 过二硫酸铵 化学纯 试剂 乙烯基功能性单体171 美国威克公司生产 表 1 硅丙乳液的配方 原材料 质量分数/% MMA 20--40 St 0--20 AA 1--3 HEA 2--5 有机硅油 8--12 功能性硅单体 2 OP-10/SDS 4+2 过硫酸铵 0.6 NaHCO3 0.2 丙二醇 1.5 1 2 反应机理 丙