《硅烷偶联剂改性苯丙乳液研究》.pdf

硅烷偶联剂改性苯丙乳液研究 高献英 李中华木 田秋平 龙光斗 (华中师范大学化学学院，武汉430079) 摘要：研究了有机硅改性苯乙烯一丙烯酸酯乳液的合成，同时讨论了聚合温度、乳化剂种类、 用量及加入方式对乳液综合性能的影响，通过红外光谱确定了共聚物的结构。并对其 涂膜性能进行了初步探讨。 关键词：有机硅苯丙乳液乳化剂 改性 纯的苯丙乳液其涂膜的耐水性、耐侯性、抗老化、抗张强度等方面存在一定缺陷，而有机 硅具有优良的防水性、高低温稳定性、耐紫外线和有机硅具有优良的耐高低温、耐紫外线和 红外辐射、耐氧化降解等性能【l】。用有机硅对苯丙乳液进行改性，可明显提高其耐侯性、耐水 性、保光性、弹性和耐久性等囝。本文选用乙烯基三乙氧基硅烷对苯丙乳液进行接枝改性，制 备了固含量高、固化温度低、稳定性好、性能优异的三元共聚乳液，通过红外光谱确定了聚 合物的结构，并着重研究了乳化剂对其乳液性能的影响。并对其涂料性能进行了初步探讨． 1试验 1．1主要原料 (APS，分析纯)、氨水(质量分数为28％，分析纯)、碳酸氢钠(分析纯)、去离子水o 1．2硅苯丙乳液的合成 采用半连续种子预乳化法，将四分之三的乳化剂加入一定量的去离子水中搅拌溶解， 然后加入BA、St、AA的混合单体，强力搅拌30min，制成预乳化液。将引发剂溶入适量的水中 配成溶液，在装有回流冷凝管、电动搅拌器、恒压滴液漏斗和温度计的250ml四1：7烧瓶中加 入适量的碳酸氢钠和剩余的乳化剂，用一定量的去离子水搅拌溶解，升温至60℃时加入一 半的引发剂溶液，然后接着滴加约1／5的预乳化液，在30min内滴完。控制适当的搅拌速度， 在75—80℃间保温至液体变蓝，说明聚合反应开始，此时将称取的有机硅单体混入剩余预乳 化液中，开始慢慢滴加预乳化液和剩余引发剂溶液，保持预乳化液先滴完，然后接着滴加引 ．发荆，整个滴加时间控制在2—3h。滴完后在原温度下保温反应1～2h，然后降温至40℃以下 用氨水调节FH值为7-8，用纱布过滤保存。 1．3乳液的性能测试 1．3．1固含量 测试不挥发物对乳液样品的百分含量o 1．3．2耐水性测定 按GB厂I'1733—93方法进行测试。 中国·武汉2007年5月15-17日 第101页 1．3．3乳液的界面张力的测定 用科森ZL2100自动界面张力仪测定。 1．3．4黏度的测定 按GB／T1723-93试验方法，在室温下用涂_4黏度计进行测试。 1．3．5硬度的测定 按GB／T1730—93试验方法进行，在QBY—II型摆杆式漆膜硬度计上测试。 1．3．6涂层耐碱性的测定 按GB／T9265—88试验方法进行测试。 1．3．7涂层耐刷洗性的测定 按GB／T1732—93方法进行，在fD(Y型涂料耐刷洗测定仪上测试。 1．3．8漆膜附着力的测定 按GB／T1720—79方法进行，在QFZ型漆膜附着力试验仪上测试。 1．3．9漆膜耐冲击性测定 按GB／T1732—93方法进行，在QCY一120型漆膜冲击试验器上测试。 1．3．10红外光谱(m)表征 将合成的硅苯丙、苯丙乳液分别均匀的涂在载玻片上成膜，取其薄膜采用美国Nicolet 公司的Nexus型傅立叶红外光谱仪对乳胶膜进行测定。 2结果与讨论 2．1反应温度的影响 温度对引发剂的效率、聚合速率、聚合分子量影响较大。温度过高，引发快，温度难于控 制，乳液性能较差。为使共聚物有良好性能扣较高的转化率，试验中采取阶段升温、滴加单 体、分次加引发剂等控制聚合反应速率闱。反应温度对乳液性能的影响见表1。 表1反应温度对乳液性能的影响 由表l可知，聚合温度在75-800c之间乳液性能较好，体系比较稳定。 2．2乳化剂用量及配比对乳液性能的影响 在乳液聚合中，乳化剂起着举足轻重的作用．它虽不直接参与反应，但其种类、用量及加 入方式的不同直接影响到反应能否顺利进行，以及最终乳液的性能。乳化剂能降低单体和水 的表面张力，增加单体在水中的溶解度，形成胶束和乳化单体液滴，非离子型乳化剂能提高聚’ 合物粒子的分散稳定性和化学