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硅烷偶联剂KH560改性水性硝化纤维乳液的性能研究

赵擎霄;苏秀霞;宋洁;刘宪文

【摘要】利用硅烷偶联剂KH560改性自制水性硝化纤维以改善其贮存稳定性和其

胶膜的耐水性、热稳定性以及力学性能,成功得到改性水性硝化纤维乳液.通过傅里

叶变换红外光谱、热重分析、粒度仪、透射电子显微镜等方法研究了KH560含量

对乳液及其胶膜性能的影响.结果表明,当KH560用量为0.200g时,所得乳液及胶

膜性能最佳,乳液为淡黄色且泛蓝光,平均粒径为75.73nm,能自然存放超过90d,

其胶膜吸水率为4.5％,拉伸强度为13.2MPa,断裂伸长率308.2％,耐水性、力学性

能及热稳定性明显提高.

【期刊名称】《电镀与涂饰》

【年(卷),期】2016(035)006

【总页数】5页(P286-290)

【关键词】水性硝化纤维;硅烷偶联剂;改性;贮存稳定性;热稳定性;耐水性;力学

【作者】赵擎霄;苏秀霞;宋洁;刘宪文

【作者单位】陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安

710021;陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安

710021;陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西西安

710021;陕西宝塔山油漆股份有限公司,陕西咸阳712000

【正文语种】中文

【中图分类】TQ630

First-author’saddress:KeyLaboratoryofAuxiliaryChemistryand

TechnologyforChemicalIndustry，MinistryofEducation，Shanxi

UniversityofScienceandTechnology，Xi’an710021，China

硝化纤维（NC）实为纤维素的硝酸酯，工业上习惯称作硝化棉，是硝基涂料的主

要成膜物质。硝基涂料因其快干、成本低廉、施工方便、漆膜性能好［1-3］等特

点，应用广泛，受到人们的关注。但传统的硝基涂料含有大量的有机溶剂，违背了

环保的要求，水性硝化纤维具有类似传统硝基涂料的诸多优异性能，且其挥发性有

机化合物（VOC）含量几乎为零，使其成为最具发展前途的水性涂料之一［4］。

合成水性硝化纤维乳液的方法很多，自乳化法的合成工艺较简单。在前期研究中通

过异氰酸酯将丙烯酸与丙烯酸羟乙酯的共聚产物带到硝化纤维上，引入了亲水基团，

使之可自行乳化分散在水中，制备出一种新型的自乳化水性硝化纤维乳液（WNC）

［5］，该乳液保留了硝化纤维大多数优点，但存在稳定性较差，贮存稳定期较短，

硬度大，柔韧性、热稳定性、耐水性差等缺点［6-7］，因此需要进行适当的改性

以改善其性能。

硅氧烷偶联剂中的Si-O键的键能远远大于C-C和C-O的键能，结合得十分牢固

稳定，这增强了它的耐热性［8-11］。其中KH560含活泼的环氧基官能团，可形

成交联型水性硝化纤维乳液［12］。本文选择硅氧烷偶联剂KH560，利用环氧基

与羧基的反应以及加水乳化过程中硅氧烷的水解自交联反应［13］，对水性硝化

纤维乳液进行改性，以改善其稳定性和胶膜的耐水性、耐热性和力学性能。

1.1主要试剂

硝化纤维（NC），工业级，陕西兴平宝塔山涂料厂；异氟尔酮二异氰酸酯

（IPDI），工业级，德固赛公司；丙烯酸，分析纯，天津市天力化学试剂有限公司；

丙烯酸羟乙酯（HEMA），化学纯，天津市化学试剂六厂；KH560，工业级，南

京向前化工有限公司；二月桂酸二丁基锡（DBTDL），化学纯，国药集团化学试

剂有限公司；三乙胺（TEA），分析纯，天津市富宇精细化工有限公司；丁酮，分

析纯，天津博迪化工有限公司；偶氮二异丁腈（AIBN），化学纯，北京北化精细

化学品有限责任公司；蒸馏水，市售。

1.2KH560改性水性硝化纤维乳液及其胶膜的制备

1.2.1KH560改性水性硝化纤维乳液的制备

在氮气保护下向装有搅拌和冷凝回流的四口烧瓶中分别加入6.000g丙烯酸、

2.100g丙烯酸羟乙酯和0.200gKH560，以0.052g重结晶过的偶氮二异丁腈

作为引发剂，在75°C反应2.5h，再加入0.650g经脱水处理的IPDI，加2滴

DBTDL催化剂，恒温反应