乳胶漆的超疏水化改性研究

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水性乳胶漆由于其优异的耐候性、耐腐蚀性以及施工简便、环保性好等特点,被广泛应用于建筑涂饰。但是,由于其较高的孔隙率和表面能等原因,漆膜的耐水性、耐沾污性不够理想,将乳胶漆进行超疏水化改性,赋予乳胶漆涂料超疏水自清洁性能,会使乳胶漆的性能得到极大的改善,具有重要的应用价值。  本论文以甲基三甲氧基硅烷为前驱体,盐酸为酸催化剂,硅酸钠和氢氧化钠分别为碱催化剂,采用酸碱两步催化,利用溶胶凝胶法在常温常压的条件下首先制得有机硅凝胶,然后将凝胶破碎,使甲基三甲氧基烷的水解液再次在碎凝胶存在条件下在凝胶表面成核,进行碱催化再生长,最后制备出具有空间三维网状结构和多孔性有机硅粉体,由于其微观粗糙性和有机硅本身具有的疏水性,所以干燥后的粉体具有超疏水性。实验考察了溶剂、前驱体、催化剂的用量,以及水解液的组成等对有机硅粉体微观结构和疏水性的影响。并选用疏水性较好的有机硅湿粉与聚合物乳液和乳胶漆复合,研究了湿粉的用量及涂覆方式对涂层疏水性的影响,用静态水接触角和滚动角测定表征样品的疏水性,并通过SEM对产品进行了微观形貌表征。主要的研究内容和结果如下:  1.利用甲基三甲氧基硅烷为前驱体,以稀盐酸为催化剂,以硅酸钠或氢氧化钠为碱性催化剂制备的凝胶,经粉碎后使甲基三甲氧基硅烷的水解物在凝胶表面成核生长,可以得到以纳米粒子构成的具有网络结构的有机硅粉体。这种粉体经常温干燥后静态水接触角最高可达163°,滚动角3.3°。用这种方法可简便地制备得到超疏水性有机硅粉体。  2.超疏水性有机硅粉体与聚合物乳液复合。将有机硅粉体在干燥前以湿态与聚合物乳液共混,研究了不同样品、复合比例等对聚合物乳液改性效果。有机硅湿粉∶聚合物乳液(固含量比)为3.2∶1时,复合乳液成膜的接触角最大,为162.3°,滚动角为8.7°,达到了超疏水表面的要求。通过扫描电子显微镜(SEM)可观察到有机硅粒子突出在所成膜的表面,且数量较大,突起之间的间距较小,约为数微米。  3.超疏水性有机硅粉体与商品乳胶漆进行复合。在超疏水性粉体与聚合物乳液复合的基础上,选用效果较好的超疏水性有机硅粉体与商品乳胶漆进行复合,研究了不同超疏水性有机硅粉体对乳胶漆的改性效果。超疏水性有机硅粉体对乳胶漆改性后,改性乳胶漆涂膜易开裂。湿粉∶乳胶漆(固含量比)为2.8∶1,接触角从乳胶漆膜的55.5°增大到147.8°,疏水性有了大幅度提高。
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