硅溶胶/聚丙烯酸酯乳液的原位聚合及在涂料中的应用

• 作 者: 张润阳
• 机 构: 湖南大学
• 出 处: 湖南大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 硅溶胶 聚丙烯酸酯乳液 原位聚合 乳液聚合 互穿网络结构

随着人们环保意识的日益提高，以水为介质的水性乳液大受人们的青睐，因此也极大地推动了乳液聚合技术的发展。有机-无机复合乳液已成为当前乳液聚合领域的研究热点之一。　　
本研究利用正硅酸乙酯水解生成硅溶胶，与丙烯酸类单体进行原位乳液聚合，形成了具有互穿网络结构的硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳胶粒子，制备出了高稳定性的硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液，根据实验确定了较佳的乳液聚合工艺条件，并利用红外光谱、电子显微镜以及综合热分析等手段，分析表征了复合乳液的结构性能。采用适当的工艺流程，可使正硅酸乙酯在水溶液环境下稳定持续地水解，生成硅溶胶粒子，参与丙烯酸酯单体的聚合反应，生成的硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液兼有硅溶胶和聚丙烯酸酯两者的共同特性；硅溶胶中的Si—O—Si网络在聚合物基体中起到了交联点的作用，使复合乳液中的无机组分在体系中达到了纳米级的分散。以通过改性纳米SiO2微粉制备的核壳型纳米SiO2/聚丙烯酸酯复合乳液为参照，利用电镜分析等手段，证明本研究采用的正硅酸乙酯水解原位聚合的方法，提高了乳胶粒子中无机组分的稳定性和均匀性，同时显著改善了乳胶涂膜的热稳定性；乳液的外观、固含量、转化率、粘度、钙离子稳定性等等基本性能达到了市场聚丙烯酸酯类乳液产品的性能指标。　　
另外，以该硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液为基料制备了涂料试样，并根据国家标准检测其性能。涂料的低温稳定性、对比率、耐水性、耐碱性、耐污性和耐候性等性能指标均达到国标优等品水平，其耐洗刷性则远超过了国标优等品的水平。　　
本研究在实验的基础上，探索了制备高稳定、高分散性复合乳液的新方法、新工艺，解决了无机纳米组分在水性乳液聚合中的分散问题，在聚合物树脂的改性方面做出了有益的尝试。