论文部分内容阅读
涂料在当下的应用越来越广泛,不管是工业生产、民用建筑、防腐防护等方面都是不可或缺的。水性涂料作为环境友好型涂料,是涂料研究和工业化生产的方向,取代传统溶剂型涂料是发展的趋势。水性丙烯酸酯树脂因其成膜性好、光泽度高、耐候性好、原料成本低等优点被广泛应用,但其硬度、耐水耐溶剂性、耐刮擦性等方面表现不佳。采用具有硬度大、耐磨性耐刮擦性好的纳米二氧化硅对丙烯酸酯树脂进行改性,能弥补丙烯酸树脂性能的不足,获得具有良好性能的二氧化硅/聚丙烯酸酯复合材料。本文利用硅烷偶联剂对纳米SiO2/MMA分散液进行改性,并将改性后的分散液与丙烯酸酯类单体进行自由基溶液聚合,中和成盐后获得水溶性有机-无机杂化树脂,研究了影响SiO2/MMA分散液改性效果的主要因素以及杂化树脂制备过程中的主要影响因素和树脂涂膜的性能。本文首先将硅烷偶联剂分散在一定质量比的醇水溶液中对SiO2/MMA分散液进行改性,研究了硅烷偶联剂的种类及用量、改性温度、时间、醇水质量比、pH值等因素对SiO2/MMA分散液改性效果的影响,发现用SiO2质量分数10%的硅烷偶联剂KH570分散在质量比为9:1的醇水溶液中,在pH值为8-9,70℃条件下改性SiO2/MMA分散液12h,可获得平均粒径36.6nm,PDI为0.327,Zeta电位-40.6mV,呈淡蓝色微黄透明,稳定放置3个月以上的KH570改性SiO2/MMA分散液。通过红外光谱(FT-IR)对改性后的SiO2/MMA分散液进行结构表征可以看出硅烷偶联剂KH570成功接枝吸附到SiO2粒子表面。通过透射电镜(TEM)可以看出改性之后二氧化硅粒子在MMA中的分散性提高。改性后的SiO2/MMA分散液稳定性提高,粒径分布变窄。通过自由基溶液聚合,将KH570改性SiO2/MMA分散液与丙烯酸酯类单体进行共聚,制备了纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯杂化水性树脂,研究了杂化树脂制备过程中对其稳定性和性能的主要影响因素,发现当亲水单体AA的用量为10%,HPA用量为5%时获得的丙烯酸酯树脂具有良好的水溶稳定性和储存稳定性;用乙醇作为反应溶剂,二氧化硅的用量占单体含量的20%时制备的纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯杂化水性树脂具有较好机械性能、稳定性以及适宜的粘度。通过FT-IR可以看出共聚反应成功进行,获得了所需要的杂化树脂;由TEM可以看出二氧化硅粒子成功包裹均匀分散在聚丙烯酸酯大分子树脂中;由热失重(TGA)曲线分析可知,纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯杂化水性树脂的外推起始分解温度比纯丙树脂提高了12.45℃,热稳定性提高。研究了实验自制的纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯杂化水性树脂的涂膜性能,并与纯丙树脂和有机硅改性SiO2硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的性能进行了对比。自制杂化树脂的附着力为0级,硬度4H,柔韧性2mm,光泽度81.2°,72h水浸泡无发白不起泡无脱落,50次甲乙酮来回擦拭漆膜无破损,综合性能比纯丙树脂明显提高,与复合乳液的性能相当。