苯乙烯丙烯酸酯-硅溶膠復(fù)合乳液的合成及性能研究.pdf

1、國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑外墻廣泛采用外墻涂料裝飾和保護(hù)，而我國(guó)建筑外墻的保護(hù)和裝飾材料目前主要采用瓷磚。形成這種狀況主要是乳液的綜合性能差及其建筑外墻涂料存在耐候性差、抗沾污性低、使用壽命短等問(wèn)題。 本文采用原位乳液聚合法合成了硅溶膠-苯乙烯/丙烯酸酯復(fù)合乳液，系統(tǒng)地研究了配方的設(shè)計(jì)以及工藝參數(shù)對(duì)乳液主要性能的影響。同時(shí)對(duì)乳膠粒子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了透射電鏡分析，對(duì)乳液的形成過(guò)程進(jìn)行了紅外光譜分析，并將此乳液與純苯丙乳液、硅溶膠/苯丙共混乳液以

2、及硅溶膠偶聯(lián)苯丙復(fù)合乳液進(jìn)行比較，著重研究了體系對(duì)其涂層耐沾污和抗老化性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明： 1、配方設(shè)計(jì) (1)隨著軟單體量的增加，乳液的玻璃化溫度(Tg)降低，涂層耐水性增加，成膜性下降，表面發(fā)粘。當(dāng)軟硬單體比例為2:3時(shí)，乳液的粘度最小、粒徑較小、固含量較大，Tg=19.6℃；涂膜光澤度最大、吸水率較小。 (2)硬單體相對(duì)含量越多，體系反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)；硬單體比例越大，涂料涂膜的對(duì)比率越好。當(dāng)兩種硬單體比例

3、為3:2時(shí)，乳液反應(yīng)時(shí)間最短、粒徑較小、光澤度較好。 (3)乳液粘度隨功能單體量的增加呈鋸齒型變化。隨AA量的增加，乳膠膜吸水性先降低后增加。當(dāng)丙烯酸含量為3.0％時(shí)，乳液的轉(zhuǎn)化率高、粘度較低、理論Tg相對(duì)較高、固含量高、涂膜吸水率最小，且乳液的聚合穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定都很好。 (4)硅溶膠比例越大，單體轉(zhuǎn)化率降低得越多，涂膜的泛白時(shí)間越短，硬度越大；硅溶膠相對(duì)含量過(guò)高會(huì)引起體系的不穩(wěn)定。含量為25％時(shí)，乳液的穩(wěn)定性好、單體

4、轉(zhuǎn)化率高、泛白時(shí)間長(zhǎng)、粒徑較小、硬度達(dá)5H。硅溶膠含量為25％， (5)復(fù)合乳化劑用量增加，反應(yīng)穩(wěn)定性提高，粒徑減小，凝聚物也大為減少，化學(xué)穩(wěn)定性下降，膠膜的吸水率增加，涂膜泛白且不易成膜。當(dāng)復(fù)合乳化劑總用量為3.2％，A:B=2:1時(shí)，乳液具有較好的穩(wěn)定性、硬度、耐水性，且凝聚率低。 (6)隨著引發(fā)劑濃度的增加，單體轉(zhuǎn)化率增加，凝聚物增多。當(dāng)引發(fā)劑濃度為0.43～0.47％時(shí)，乳液有較高的轉(zhuǎn)化率和聚合穩(wěn)定性。

5、2、聚合工藝 當(dāng)乳液反應(yīng)溫度為75℃，單體滴加速度為1滴/1s，預(yù)乳化階段的攪拌速度>400r/min，聚合階段的攪拌速度為320r/min左右，保溫回流階段的攪拌速度為180r/min左右，反應(yīng)過(guò)程的pH值控制在6～8之間時(shí)，用預(yù)乳化單體滴加法制得了綜合性能較好的乳液，且力學(xué)性能也優(yōu)于共混與共聚乳液。 3、乳膠粒子結(jié)構(gòu)及基團(tuán)表征 在低倍TEM下，硅溶膠偶聯(lián)苯丙復(fù)合乳液分散的較均勻；3萬(wàn)倍時(shí)，復(fù)合乳膠粒子成球形均

6、勻排列，基本形成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；有部分硅溶膠為殼的反相核殼結(jié)構(gòu)粒子生成，且核殼結(jié)構(gòu)隨硅溶膠量的變化而變化：FT-IR進(jìn)一步證明，單體均參與了反應(yīng)，且復(fù)合乳液中出現(xiàn)Si-O-C及Si-O-Si(鏈狀)等特征吸收峰，但仍有游離的Si-OH與Si-(CH3)存在，說(shuō)明部分硅溶膠與有機(jī)聚合物形成了化學(xué)鍵。 4、涂料的耐沾污與抗老化性對(duì)比 硅溶膠-苯乙烯/丙烯酸酯復(fù)合乳液涂料的耐沾污性比最好的硅溶膠偶聯(lián)苯丙乳液提高約10％；綜合分