有机硅改性苯丙乳液的研究进展

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有机硅改性苯丙乳液流变性能分析

有机硅改性苯丙乳液流变性能分析

考察 其对流变 性的影响 .在 25℃分别测 定不同剪
切 速 率 (s 1) 下 对 应 的 表 观 粘 度 a Pa.s , 结 果
见图 1.
从 图 1 ( lg a ~ lg 关 系 图 ) 可 求 得 流 动 指 数 和稠 度系数 ,见 表 1.
由 表 1 可 见 ,改 性 乳 液 的 表 观 粘 度 a 是 剪 切 速率 的函数, 而流动指 数 值 小于 1,稠度系
影响最大 的是功能 性单体 AA 的用 量,以下 重点 考查其影 响.考 虑到有机 硅加入量 对改性乳 液的 性质、成 本等影响 较大,故也对其 影响加以 考查.
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江 汉 大 学 学 报( 自 然 科 学 版)
2.2.1 功 能 性 单 体 AA 的 影 响 改 变 AA 的 用 量 , 考查 配方中 AA 含量 对乳液流 变性的影 响,测试 条 件 = 600 s 1, 温 度 为 25℃. 结 果 见 图 2.
为假塑性流体.
(2) 剪 切 速 率 一 定 时 , 随 着 固 含 量 的 增 大 ,
复合 乳液的表 观粘度增 大;但 达到一定 值后不同
固含量的改性乳液的表观粘度 a 差异减小. (3) 聚合 单体 中, 丙烯 酸含量 对乳 液的 粘度
影响最大,丙烯酸含量增加乳液的表观粘度 增大.
(4) 有机 硅的 加入 量对 改性乳 液的 粘度 影响
实验材料与方法
主要原料 苯 乙 烯 (St)(分 析 纯), 天 津 市 化 学 试 剂 一 厂 ;丙 烯 酸 丁 酯 (BA)(分 析 纯),天 津 市 博 迪 化 工 有 限公 司 ;丙 烯 酸 (AA)(分 析 纯),天 津 市 化 学 试 剂 研 究 所 ; 乙 烯 基 环 四 硅 氧 烷 (D4V)(分 析 纯),日 本 信 越 化 学 工 业 公 司 ; 八 甲 基 环 四 硅 氧 烷 (D4)( 工 业 品), 江 西 星 火 化 工 厂 ; 预 处 理 剂 (T), 自 制 ; 过 硫 酸 铵 (APS)(工 业 品), 河 南 焦 作 市 化 工 三 厂 ; 十 二 烷 基 硫 酸 钠 (SDS)( 工 业 品),上 海 恒 利 精 细 化 工 有 限 公 司 ;OP-10(分 析 纯),天 津 石 英 钟 厂 霸 州 市 化 工 分 厂 ; 碳 酸 氢 钠 (NaHCO3)(工 业 品); 催 化 剂 (Cat)(分 析 纯). 改性苯丙乳液制备 根据改性乳液用作涂料基料的要求,确定基 本 配方为 : St ∶ BA =1∶1; AA / 总单 体 = 1 % ~ 5 %; D4 D4V) / 总 单 体 = 4 % ~ 20 %. 控 制 总 单体 = 30 % ~ 50 %; 引 发 剂 为 0.25 %; SDS 与 OP-10 配 制 成复合 乳 化 剂 , 复 合 乳 化 剂

苯丙乳液的改性及性能研究

苯丙乳液的改性及性能研究

摘要目前人们对生活品质的要求在不断提高,绿色环保的理念深入人心,苯丙乳液作为水性涂料的成膜物质具有污染小,成膜温度低,粘结强度高等优点。

但是在耐水性,防腐性,耐磨性等方面存在一些不足,因此对其进行功能化改性受到了广泛的重视。

本文首先综述了近年来石墨烯,有机硅,有机氟,自交联单体等功能性原料改性丙烯酸酯乳液的研究进展,同时详细的介绍了改性后的丙烯酸树脂乳液的应用,并对今后的发展进行展望。

其次利用不同的功能单体对苯丙乳液进行改性,并对制备的乳液的性能进行一系列的分析和研究。

研究结果表明,采用羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺/己二酸二酰肼、乙烯基三乙氧基硅烷为交联单体,当羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸含量为5%时,乳液的吸水率达到最低; 双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼比例为1:1时,乳胶膜的交联度最大; 乙烯基三乙氧基硅烷含量为4%时,乳胶膜表现出了优异的耐热性能,且乳液及乳胶膜的综合性能达到最好。

最后采用KH560、KH570和KH590三种硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行表面修饰,然后通过机械共混的方法将功能化氧化石墨烯添加到苯丙乳液中完成对苯丙乳液的改性。

结果表明,KH560、KH570和KH590添加量分别为0.5%、0.7%、0.3%时,乳液的防腐蚀性能、耐介质性和耐盐雾性能达到最优。

研究还发现,采用反应型乳化剂SR-10,且当叔碳酸乙烯酯和苯乙烯的质量比为1:9时乳液的吸水率最低,乳液和乳胶膜的综合性能最好。

关键词苯丙乳液;自交联;氧化石墨烯;硅烷偶联剂;叔碳酸乙烯酯AbstractIn recent years, people's requirements for quality of life are constantly improving, and the concept of green environmental protection is deeply rooted in people's minds. As a film-forming substance for water-based paints, styrene-acrylic emulsion has advantages of low pollution, low film forming temperature and high bonding strength. However, styrene-acrylic emulsion has some shortcomings in water resistance, corrosion resistance and wear resistance, so its functional modification has received extensive attention.First, the research progress of acrylate emulsion modified by graphene, silicone, organic fluorine and self-crosslinking monomer in recent years were reviewed in this paper. The application of modified acrylic resin emulsion was introduced in detail, and the future development was prospected. Then styrene-acrylic emulsion was modified by different functional monomers, and the properties of the prepared emulsions were analyzed and studied. The results showed that the water absorption rate of the emulsion was the lowest when the amount of hydroxymethylacrylamide/acrylic acid was 5%, using hydroxymethylacrylamide/acrylic acid, diacetoneacrylamide/adipic acid dihydrazide and vinyltriethoxysilane as crosslinking monomers; when the ratio of diacetone acrylamide to diacylhydrazide adipate was 1:1, the crosslinking degree of latex film was the highest; and when the content of vinyltriethoxysilane was 4%, the latex film showed excellent heat resistance, and the comprehensive properties of the latex and the latex film were the best. Finally, three silane coupling agents KH560, KH570 and KH590 were used to modify the surface of graphene oxide, and then functional graphene oxide was added to styrene-acrylic emulsion by mechanical blending to achieve the modification of styrene-acrylic emulsion. The results showed that the anti-corrosion, medium resistance and salt spray resistance of the emulsion were the best when the dosages of KH560, KH570 and KH590 were 0.5%, 0.7% and 0.3% respectively. It was also found that when reactive emulsifier SR-10 was used and the mass ratio of tertiary vinyl carbonate to styrene was 1:9, the water absorption rate of the emulsion was the lowest, and the comprehensive properties of the emulsion and the latex film were the best.Key words Styrene-acrylic Emulsion;Self-crosslinking;Graphene oxide;Silane coupling agent;Vinyl tertiary carbonate目 录摘要 (I)Abstract (III)第章绪论1 (1)1.1 概述 (1)1.2 丙烯酸乳液的功能化改性 (1)1.2.1 石墨烯改性 (1)1.2.2 环氧树脂改性 (2)1.2.3 有机硅改性 (3)1.2.4 有机氟改性 (3)1.2.5 其他方法改性 (4)1.3 自交联单体对丙烯酸乳液的改性 (5)1.3.1 羟甲基丙烯酰胺及其衍生物的交联体系 (5)1.3.2 酮肼的交联体系 (5)1.3.3 甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)交联体系 (6)1.4 功能性丙烯酸乳液的应用 (7)1.4.1 功能性涂料 (7)1.4.2 粘合剂 (7)1.5 展望 (7)1.6 本本本的研究目的及意本 (8)1.7 本本本的本要研究内容 (8)1.8 本论文的本本本本 (8)第2章含氟自交联苯丙乳液的改性及性能研究 (9)2.1 概述 (9)实实部分2.2 (9)2.2.1 实实原料和实实设备 (9)2.2.2 乳液的合成 (11)2.2.3 性能测试 (12)2.3 结果与结论 (13)2.3.1 N-MA/AA对乳液性能的影响 (13)2.3.2 DAAM和ADH对乳液性能的影响 (19)2.3.3 硅氧烷(VTES)对乳液性能的影响 (22)2.4 本章小结 (27)第3章石墨烯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (29)3.1 概述 (29)3.2 实实部分 (29)3.2.1 实实原料和试实设备 (29)3.2.2 实实过程 (30)3.2.3 性能测试 (31)3.3 结果与结论 (32)3.3.1 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的红外分析 (32)3.3.2 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的热重分析 (34)3.3.3 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的接触角分析 (35)3.3.4 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的扫描电镜分析 (36)3.3.5 不同硅烷偶联剂功能化的氧化石墨烯改性苯丙乳液的性能分析 (37)3.4 本章小结 (41)第4章叔碳酸乙烯酯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (43)4.1 引引 (43)4.2 实实部分 (43)4.2.1 实实原料和实实设备 (43)4.2.2 乳液的合成 (44)4.2.3 性能测试 (45)4.3 结果与结论 (45)4.3.1 不同叔碳酸乙烯酯含量对苯丙乳液的影响 (45)4.3.2 不同乳化体系对苯丙乳液的影响 (49)4.4 本章小结 (53)结论 (55)参参文献 (57)攻攻硕士学位期攻所发表的论文 (63)致谢 (65)第1章绪论1.1概述近年来全球范围内环保法规的收紧,政府对涂料行业有机化合物(VOC)的排放量提出了更加严格的要求。

高性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的研究

高性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的研究

高性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的研究目前,有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液逐渐成为重要的有机涂料组分,这样的乳液具有优良的抗紫外线性能、防腐性能以及良好的外观效果等,在有机涂料中发挥着重要作用。

本文重点研究了有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的性能,以及用有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液制备有机涂料的性能和方法等。

一、有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的合成有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的合成主要由三个步骤组成,即改性有机硅氧烷、共聚有机硅氧烷丙烯酸酯、产物回收,以及有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的制备步骤。

1、改性有机硅氧烷首先,在改性有机硅氧烷的步骤中,需要使用不同的有机硅氧烷,如硅酮、硅烷、硅氧烷等,用于改性的前驱物的选择,然后根据实验需要,使用不同的改性剂,如二甲基硅氧烷、三氯硅氧烷,改性有机硅氧烷,使其具有良好的抗紫外线性能、耐酸碱性、耐溶剂性和抗氧化性。

2、共聚有机硅氧烷丙烯酸酯在共聚有机硅氧烷丙烯酸酯的过程中,将混合物加入活化剂,放入聚合反应罐中,进行反应,其反应温度一般在50℃-60℃,反应时间在3h左右,反应完成后,进行回收,得到共聚有机硅氧烷丙烯酸酯。

3、产物回收在有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的制备过程中,改性有机硅氧烷丙烯酸酯与水相分离后,需要将溶液回收,以获取改性有机硅氧烷丙烯酸酯的乳液。

4、有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的制备在有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的制备之前,需要将改性有机硅氧烷、共聚有机硅氧烷丙烯酸酯、还原剂,如二甲醚、三乙基硅氧烷,混合溶解,调节成pH为7-8,温度为60℃-70℃的反应体系,然后再加入有效稀释剂,如溶剂油和醇,进行稀释,最后混合搅拌至稳定,得到有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液。

二、有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的性能有机硅氧烷改性丙烯酸酯乳液所具有的性能主要有抗紫外线、耐温、耐老化、耐溶剂、高附着力等,其中抗紫外线性能是众所周知的,它能够有效抑制UV紫外线对涂装件产生的有害影响,起到防腐蚀作用;耐温性能能够抵抗高温环境,适用于深海油田涂装;耐老化性能优良,可以抵抗大气、水和氧气中的老化,同时还具有较高的附着力,能够在涂装表面形成一层均匀的保护膜,防止酸雨的侵蚀,延长涂装件的使用寿命。

我国改性苯丙乳液的研究进展

我国改性苯丙乳液的研究进展
乳化剂配 比为 1 . 1引 发 剂 的用 量 为 0 %、 能 5: 、 . 功 6
4 其 它
徐晶等[ 2 J 采用常规乳液聚合方法, 将苯乙烯 、 丙 烯酸丁酯等作为共聚单体, 引入环氧树脂及具有抗 闪蚀功能的磷酸酯功能单体 ,制得了性能较好 的水 性 环氧 改性 含磷 苯 丙 防锈乳 液 。周土 智 等[ 用 核 1 3 】 采
研究 乳胶 粒形 态结 构 与性能 之 间 的关 系 。根据 乳液
利用 混酸体 系和 3 ~氨丙基 三 乙氧基硅 烷偶 联剂 ( H 5 ) 多 壁 碳 纳 米 管 ( WC T ) 行 表 面 修 K 50 对 M N s进 饰 ,然后将修饰后 的 M N s WC T 加入苯丙乳液 中, 成
功制 备 了具 有 良好抗 静 电性 能 和力学 性 能 的碳 纳米 管 / 丙乳 液 改性 内墙 涂 料 。纳 米 S 为 一种 功 苯 i 作 O
性 能需要 , 过新 型 的聚合技 术例 如核 壳乳 液聚 合 、 通 互穿 网络 聚合 、 微乳 液 聚合等 , 设计 一定 结构 形 态 的
径 为 4 m 复合 效率 高 。与 聚合 物乳 胶膜 相 比 , 5' , i l 聚 合物 一 机复 合乳 胶膜 结 构更 加致 密 , 无 具有 优 异 的
耐水 性 能 ;与共 混法 相 比,原 位 乳液 聚 合法 制备 的
复 合乳 液 由于有 机 一 机杂 化效 应 , 而 表现 出优 无 从
5 结 语
改 性 苯 丙 乳 液 解 决 了苯 丙 乳 液 存 在 的一 些 缺 点, 具有 比苯 丙乳 液更 优越 的性 能 , 因而 具有很 好 的 发展 前景 。但 国内对 于苯丙 乳液 微观 粒 子 的研 究 较 少, 未来 苯丙 乳液 改性 的重 点将 是乳胶 粒 子 的设计 ,

有机硅氟改性苯丙乳液的制备与应用研究的开题报告

有机硅氟改性苯丙乳液的制备与应用研究的开题报告

有机硅氟改性苯丙乳液的制备与应用研究的开题报告一、选题背景及意义有机硅氟改性苯丙乳液是目前研究的热点领域之一,具有很广泛的应用前景。

随着科技的不断发展,人们对于新材料、新技术的需求越来越高,因此有机硅氟改性苯丙乳液的研究对于推动化学工业发展具有重要意义。

本论文的研究方向旨在通过制备有机硅氟改性苯丙乳液,探究其在涂料、玻璃涂层等领域的应用,同时对于有机硅氟改性苯丙乳液进行深入研究,探讨其性质、机理等方面的问题,从而为其应用的推广提供理论依据。

二、研究内容本论文研究的具体内容包括以下几个方面:1、有机硅氟改性苯丙乳液的制备:通过控制反应条件和配比比例等因素,制备出具有一定性能和稳定性的有机硅氟改性苯丙乳液。

2、有机硅氟改性苯丙乳液的性能研究:对于制备好的有机硅氟改性苯丙乳液进行性能测试,主要包括粘度、电导率、表面张力等方面的测试。

3、有机硅氟改性苯丙乳液在涂料领域的应用研究:通过加入不同的填料和助剂等成分,制备出有机硅氟改性苯丙乳液涂料,并对其进行涂膜性能测试,比如耐久性、耐热性、耐水性等方面的测试。

4、有机硅氟改性苯丙乳液在玻璃涂层领域的应用研究:研究有机硅氟改性苯丙乳液在玻璃涂层领域的应用,探究其对于玻璃表面抗污染、防紫外线等方面的性能表现。

5、有机硅氟改性苯丙乳液的机理及优化研究:通过对有机硅氟化合物的结构分析和制备条件的优化等方面工作,探讨有机硅氟改性苯丙乳液的形成机理,并对其进行优化研究。

三、预期成果本论文的预期成果包括以下方面:1、成功制备出具有一定性能和稳定性的有机硅氟改性苯丙乳液,并对其进行性能测试及分析。

2、通过对于不同应用领域的有机硅氟改性苯丙乳液进行应用研究,得出性能表现,并提出相应的解决方案。

3、根据有机硅氟化合物的结构、制备条件等因素,探讨有机硅氟改性苯丙乳液的形成机理,并优化其制备工艺。

本论文的研究成果,将为有机硅氟改性苯丙乳液的应用推广提供理论基础,同时对于新材料、新技术的研究具有一定的参考价值。

有机硅改性苯丙乳液的研究进展_崔运启

有机硅改性苯丙乳液的研究进展_崔运启

第23卷第5期化 学 研 究中国科技核心期刊2012年9月CHEMICAL RESEARCH hxyj@henu.edu.cn有机硅改性苯丙乳液的研究进展崔运启1,2,刘 璐1,张普玉1*(1.河南大学化学化工学院精细化学与工程研究所,河南开封475004; 2.黄淮学院化学系,河南驻马店463000)摘 要:综述了有机硅改性苯丙乳液的机理、方法和聚合技术研究进展.介绍了物理共混法和化学改性法,重点阐述了化学改性法的最新研究进展,并展望了有机硅改性苯丙乳液的发展趋势.关键词:有机硅;改性;苯丙乳液;研究进展中图分类号:O 634.4文献标志码:A文章编号:1008-1011(2012)05-0097-06Research progress of styrene-acrylic emulsion modifiedwith organic siliconeCUI Yun-qi 1,2,LIU Lu1,ZHANG Pu-yu1*(1.Institute of Fine Chemistry and Chemical Engineering,College of Chemistry and Chemical Engineering,Henan University,Kaifeng475004,Henan,China; 2.Department of Chemistry,Huanghuai University,Zhumadian463000,Henan,China)Abstract:A review is provided of the recent research progress about the mechanism,modifica-tion methods and polymerization techniques of styrene-acrylic emulsion modified with organicsilicone.Physical mixing method and chemical modification method are introduced,and thelatest advance in the chemical modification methods is highlighted.Moreover,suggestions arealso given about the development trend of styrene-acrylic emulsion modified with organic sili-cone.Keywords:organic silicon;modification;styrene-acrylic emulsion;research progress 苯丙乳液是苯乙烯和丙烯酸酯类单体的共聚物乳液,其在国际上的发展越来越快,特别是在美国、日本、欧盟,其发展已经到了一个非常成熟的地步.我国从20世纪70年代起开始研制苯丙乳液,80年代开始正式投入使用,经过几十年的发展,现已广泛应用于建筑、涂料及胶黏剂等领域.虽然苯丙乳液具有优良的黏附性、耐氧化性和耐油性,但是其耐水性和耐候性较差,且易于形变,限制了它的应用[1].有机硅具有优异的耐高、低温,耐辐射性和突出的耐水性,用有机硅对苯丙乳液进行改性,可以明显提高其耐水性、耐候性和抗沾污性等;除此以外,有机硅改性苯丙乳液比硅丙乳液有着更高的性价比,进一步扩大了其作为建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张黏合剂和胶黏剂等的使用.1 有机硅改性苯丙乳液的机理有机硅聚合物中硅氧键键能高达425kJ/mol,远大于碳氧键键能(351kJ/mol)和碳碳键键能(345kJ/mo1),而且硅氧键间存在着d…π键和p…π键,使其具有抗氧化和抗分解性能[2-3].除此以外,有机硅分子收稿日期:2012-04-25.基金项目:河南省科技厅科技攻关重点项目(102102210114).作者简介:崔运启(1972-),女,讲师,主要从事功能高分子方面的研究.*通讯联系人.E-mail:zhangpuyu@henu.edu.cn.98 化 学 研 究2012年体积大、表面张力小和内聚能密度低,使其具有优良的透气性、抗黏污性和疏水性[2].有机硅和苯丙树脂的极性相差很大,将两类聚合物结合在一起,可以得到兼具两者优异性能的新型聚合乳液.目前,按照其改性方法,可分为物理共混法和化学改性法两种方法.2 有机硅改性苯丙乳液的方法2.1 物理共混法物理共混改性,又称为冷拼法,分为两种方法[3]:一是将有机硅氧烷单体作为偶联剂或改性助剂直接加入苯丙乳液中改性;二是将有机硅氧烷制备成有机硅乳液,再将其与苯丙乳液共混进行改性.物理共混法的优点是:可以引入较多有机硅;缺点是:聚硅氧烷与苯丙共聚物的极性相差很大,两者不能形成化学键,导致乳液稳定性差,容易产生相分离和聚硅氧烷的表面迁移.范青华等[4]首先采用聚硅氧烷乳液与苯丙乳液混合的方式来改性苯丙乳液,研究发现共混乳液的稳定性不同,有的体系需要加入稳定剂.从SEM照片中可看出聚硅氧烷与苯丙聚合物在改性橡胶膜中呈清晰的两相结构,且聚硅氧烷相在膜的表面富集.针对这种情况,范青华等[4-5]和RICHARD等[6]在物理共混法上又做了进一步的研究,发现可通过加入增溶剂和交联剂的方法来解决相分离及聚硅氧烷的表面迁移问题.然而增溶剂的加入虽然可以实现理想共混,但是不能明显改善聚硅氧烷的表面迁移;交联剂的加入虽然为一种有效的方法,但是得到的共混乳液在纳米范围内仍然是非均相的.随后,范青华等[5]对比了共混和共聚两种改性方法对苯丙乳液薄膜的影响.发现共聚法形成的互穿网络(IPN)结构能有效的改善聚硅氧烷向膜表面的迁移,从而提高了乳液的稳定性和耐水性.因此,国内外早期以共混改性法为主,后来逐渐被化学改性法所代替.2.2 化学改性法通过化学改性法制得的无规、接枝和IPN结构共聚物,不易产生相分离和聚硅氧烷的表面迁移,因此得到的有机硅改性苯丙乳液具有优良的耐水性、耐候性和耐污性.根据引入的有机硅的种类,化学改性苯丙乳液可分为五种方法[7-9]:(1)缩聚法,(2)共聚法,(3)硅氢加成法,(4)硅氟共同改性法,(5)有机硅乳化剂改性法.2.2.1 缩聚法首先制备带活性端基或支链(如:羟基、烷氧基、氨基或环氧基团)的有机硅树脂.利用其活性基团的反应活性与苯丙聚合物上的羧基反应,从而将有机硅组分键合到苯丙聚合物上,称为缩聚法.根据反应活性基团的不同,缩聚法又分为以下两种方法.1)含活性羟基(或生成活性羟基)的有机硅单体(或树脂)和苯丙聚合物脱水缩合法有机氯硅烷、有机酰氧硅烷和有机硅氧烷均能水解生成相应的硅醇,有机硅氧烷由于其水解不会放出腐蚀性物质而多被采用,生成的硅醇可以与苯丙树脂中的羧基脱水缩合,从而将含硅基团接枝到苯丙乳液上.硅醇在缩聚过程中会有少量发生自聚,当有机硅含量高时,会产生大量凝胶物,因此引入的有机硅含量较低(<2%)[2],缩聚反应见图1.图1 硅醇的缩聚反应Fig.1 Polycondensation reaction of the silanol针对这种情况,王艳等[10]提出了水解抑制和后交联技术,使反应在高温(80~88℃)和宽pH(5~8)范围内进行,易于生产控制.应用这种方法,有机硅含量可提高到25%,可以充分体现有机硅的高性能.此技术采用二元醇或二元醚作水解抑制剂,补偿了硅氧烷水解过程中产生的醇类,从而抑制了水解反应;施工后,第5期崔运启等:有机硅改性苯丙乳液的研究进展99水解抑制剂又会从涂膜中挥发出来,使硅氧烷在碱性基材上发生水解和缩合,最终形成Si-O-Si的立体网络结构.2)含活性环氧基团、氨基基团的有机硅单体(或树脂)和苯丙聚合物缩合接枝法环氧基、氨基等活性基团均可与苯丙聚合物上的羧基反应,形成接枝共聚物.奚丽萍等[11]对比了新型环氧偶联剂3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷(KH-578)和传统环氧偶联剂3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对苯丙乳液的改性.发现有机硅偶联剂加入量小于1%时,KH-578改性的乳液涂膜的耐盐水性与KH-560改性的乳液涂膜的耐盐水性基本无异;当加入量大于1%时,KH-578改性的乳液涂膜的耐盐水性较好;质量分数为1%的KH-578改性的涂膜对紫外线的吸收最大,其涂膜的耐候性最好;在浸泡试验中,KH-578改性苯丙乳液涂层的阻抗值大大超过了改性前的涂层,因此用新型的二烷氧基型环氧硅烷偶联剂改性苯丙乳液,可显著提高涂层的防腐效果.LEIR等[12]制备出了带氨基的聚二甲基硅氧烷(PDMS),然后加入到以异氰酸酯基为活性端基的苯乙烯及丙烯酸酯单体中,利用紫外光引发合成了具有不同结构与性能的新型硅丙树脂;另外还发现端基官能团的不同,会使黏度发生变化.2.2.2 共聚法目前,用有机硅改性苯丙乳液最为常用的方法是共聚法.共聚法是用含有双键的有机硅单体或聚硅氧烷同苯乙烯及丙烯酸酯单体共聚,在聚合物主链上引入硅氧烷,制得结构稳定的苯丙树脂.此法可分为单独改性和联合改性两种方式.1)含有双键的有机硅单体和苯乙烯、丙烯酸酯单体加成共聚20世纪90年代,应用含双键的有机硅偶联剂改性苯丙乳液,成为本领域研究的新热点.其中常用的偶联剂有:γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)和乙烯基三甲氧基硅烷(A-171).此方法遵循自由基聚合方式,并包含了有机硅化学改性法中的缩聚法,其改性原理见图2.图2 硅烷偶联剂改性原理Fig.2 Modification principle of silicone coupling agent欧阳星等[13]用A-171共聚改性苯丙乳液,发现A-171的加入能显著地提高乳胶膜的玻璃化转变温度和耐热性能.当有机硅用量为5%时,乳胶膜的玻璃化转变温度从45℃提高到63℃,起始热分解温度也从327℃提高到384℃.CUMURCU等[14]用含部分甘油酯的葵花子油(PG)和马来酸酐(MA)首先混合酯化,生成含有双键的油基酯(PGMA),第二步加入苯乙烯(St)与三甲氧基硅烷(VTMS),三者加成得到St-PGMA-VTMS共聚物.实验发现,其耐碱性和热稳定性都较St-PGMA提高很多;在60℃时,测量涂膜的光泽度为8.5,因此可作为罩面涂料.LAWRENCE等[15]设计了一种水活化体系胶黏剂,这种水活化体系包括乙烯基硅氧烷改性的苯丙乳液、聚丙烯酸酯乳液和含磷酸盐或硫酸盐的水基引发剂.此种胶黏剂可用于有低透湿性的金属、塑料和玻璃表面的黏接.其特点是在与水接触0.1s内产生黏接性,且即使在0℃和-1℃条件下,黏接也不会失效,因此可用于冷饮表面黏贴,也很适于机器贴标.2)聚硅氧烷和苯丙共聚物接枝共聚聚硅氧烷(如八甲基环四硅氧烷(D4)和羟基硅油)可与苯丙树脂上活泼羧基反应,其中八甲基环四硅氧烷的开环重排可降低空间位阻,使双键的密度降低,从而得到结构稳定的有机硅改性苯丙乳液.100 化 学 研 究2012年李忠铭等[16]在苯乙烯和丙烯酸丁酯中加入D4共聚改性,得到了稳定的有机硅改性苯丙乳液.研究发现:D4开环生成的长链会产生屏蔽作用,因此D4含量的增加会降低聚合速率和单体转化率.3)含有双键的有机硅单体和聚硅氧烷联合改性聚硅氧烷能提高有机硅乙烯基的改性效果,常将两者联合使用.原因是苯丙树脂容易包覆有机硅乙烯基活性单体,显示不出改性效果;而聚硅氧烷的键合,可使含硅支链延长,从而显示出有机硅的特性.为了提高浸渍滤纸的憎水性,连坤鹏等[17]采用具有交联作用的KH-570改性苯丙乳液,并以有机锡为缩合催化剂,将羟基硅油接枝到苯丙乳液体系的侧链上,从而增长含硅支链的长度,使分子链伸展至纸张表面,这可以有效地防止水分子进入纤维,从而赋予滤纸优异的憎水性.滤纸经共聚乳液浸渍处理后,抗张强度和耐破度是原纸的3~5倍,且有机硅用量为15%时,两者达到最大值;透气率与商品PR型乳液的相当,但比原纸低5%~10%.WU等[18]用D4和KH-570共同改性苯丙乳液,发现由于IPN结构的存在,乳液的稳定性、耐甲苯性及防水性都得到了提高.而且这种改性乳液容易形成均匀的涂层,能够提高涂布纸的光泽度;当D4加入量为单体总量的3%时,涂布纸的光泽度提高最大.目前,共聚法已成为有机硅改性苯丙乳液最常用的方法.无论是单独改性还是联合改性,应用含双键的有机硅偶联剂改性苯丙乳液,已经成为本领域研究的热点.然而,同缩聚反应一样,由于有机硅偶联剂的引入,其自聚反应产生的凝胶,将导致有机硅引入量降低.因此,如何进一步提高有机硅引入量,已成为共聚法亟待解决的问题.2.2.3 硅氢加成法硅氢加成法是指通过含有活泼氢的有机硅单体或有机硅氧烷预聚物与苯乙烯、丙烯酸酯单体中的不饱和双键进行的反应.由于硅的电负性比氢小,与硅相连的氢原子带有负电荷,使得Si-H键耐热而又有相当的活性.在一定条件下Si-H键和不饱和键能发生加成反应,使得聚合物主链上带有硅氧烷侧链,从而起到改性的目的.但是该方法需要特定的催化剂,且成本较高,因此应用并不多.ATSUO等[19]将二甲基氢封端的二甲基二苯基硅氧烷与丙烯酸缩水甘油酯和乙烯基三甲氧基硅烷聚合,制得含活泼氢的硅氧烷,并将此硅氧烷与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸(St-MMA-BA-MAA)共聚物溶液聚合,并添加二月桂酸二丁基锡作为固化剂,得到的涂层具有良好的外观及耐酸特性.2.2.4 硅氟共同改性法由于活性有机硅氧烷易发生水解和自身交联,而且当有机硅含量较大时极易产生大量凝聚物.针对于这种情况,可加入有机氟对其进行改性.由于氟烷基表面能低,易向表面迁移,因此能提高涂膜的憎水性和抗沾污性.除此以外,用此种乳液所配制的乳胶涂料,还具有抗紫外线能力和自洁功能,在室内装修和工业防护等领域具有广泛应用价值.高献英等[20]用有机硅氟同时改性苯丙乳液,能更有效地降低乳胶膜的吸水率,吸水率最低可达5.4%.李忠明[21]发现在40~60℃下用含三异丙氧基结构的化合物作为处理剂与乙烯基环四硅氧烷、D4先进行预处理反应,再加入其他单体进行共聚反应,可以明显地抑制体系中硅烷的水解缩合反应,改善共聚效果和聚合体系的稳定性,使改性单体加入量由10%提高到18%.除此以外,还发现对改性单体进行预处理不影响反应速度,但处理剂的用量会影响乳胶粒形态及乳液的黏度.BAI等[22]用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MAPTS)首先合成了PSQ种子乳液,第二步加入苯乙烯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯(FA),所得的核壳型杂化乳胶PSQ-P(St-BA-FA),颗粒均匀,粒径分布窄,且随着FA的加入量增加,其表面自由能降低而疏水性能增强.当FA从6%降低到24%,其表面自由能由23.40mN/m提高到17.31mN/m;接触角由76.3°提高到107.8°.随后的光学测量发现:含氟丙烯酸的加入,可以有效地减少光反射,可得到透明乳胶膜.2.2.5 有机硅乳化剂改性法传统乳化剂易受高温和高剪切力的影响,而导致凝胶;且残留的乳化剂对膜的耐水性也会产生影响.含双键和有机硅的反应型乳化剂可与苯乙烯和丙烯酸酯单体发生共聚,既改性了苯丙乳液,又降低了乳化剂从聚合物表面的解吸和在乳胶膜中的迁移.第5期崔运启等:有机硅改性苯丙乳液的研究进展101 许澎等[23]将可聚合的有机硅乳化剂马来酸硅聚氧乙烯醚单酯羧酸盐(PMSC)应用到苯丙乳液的半连续聚合反应中.结果表明:PMSC参与了聚合反应,得到的聚合物乳液的平均粒径为0.5μm,乳液制成的涂膜热分解温度为417.4℃,耐水性好,浸入水中30d,吸水率仅为28.53%,乳液涂覆的玻璃和织物表面对水的接触角分别为81.57°和128.03°.因此,有机硅乳化剂改性法作为最新的一种改性方法,提供了新的思路,其优势明显,近几年才见报道,将成为一个新的研究热点.3 聚合技术的应用随着聚合技术的发展,利用最新的聚合技术来改善有机硅改性苯丙乳液的性能,已逐渐引起众多学者的重视.目前应用较多的技术有:种子聚合法、微乳液聚合法、细乳液聚合法和紫外光聚合法等.3.1 种子聚合法和IPN技术有机硅聚合物的价格昂贵,阻碍了其推广和应用.因此,利用种子聚合法和IPN技术,使得低表面能的含硅聚合物在膜表面上富集,可减少有机硅的用量[24],降低预处理成本,提高涂膜性能,且制备的核壳型乳胶粒也可做成空心微胶囊,应用于生物和医学等领域.魏丽敏等[25]通过种子乳液聚合法制备了有机硅交联改性醋酸乙烯酯-苯乙烯-丙烯酸丁酯三元共聚核壳防水乳液.发现3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(Z-6030)不仅与单体发生共聚,还使乳胶粒核壳结构的相反转受到抑制.当Z-6030用量为单体的4%时,吸水率低至6.5%,拉伸强度达5.4MPa,优于普通市售外墙苯丙涂料(吸水率8%~10%,拉伸强度为0.4MPa).BOURGEAT等[26]以苯乙烯乳液聚合合成种子,再在种子外生成苯乙烯与甲基丙烯酸-3-三甲氧基硅丙酯(MPS)的共聚物,利用MPS中硅氧烷基的水解-缩合反应,形成交联的壳,得到有机-无机杂化型核壳乳胶粒.研究发现在粒子的表面有游离Si-OH存在,其可控制胶体性能.倪克钒等[27]在前者实验的基础上,将得到的有机-无机杂化型核壳乳胶粒,用四氢呋喃(THF)将核层的聚苯乙烯模板溶解,得到空心微胶囊;并探讨了最佳反应条件.得到的空心微胶囊可用于光学、电子学及生物技术等前沿学科,具有重要指导意义.3.2 其他聚合技术的应用王娟等[28]通过微乳液聚合技术,用St与MPS制得了稳定的自交联型水分散涂料.此涂料可在涂覆过程中发生自交联反应,不仅可提高涂层的平滑度、耐候性和耐沾污性,更减少了挥发性有机化合物(VOC)的排放量,研究还发现,乳液的稳定性随着MPS加入量的增加而降低.LUO等[29]在细乳液中用有机硅改性苯乙烯和用有机硅改性丙烯酸酯,并研究了改性的单体类型对乳液稳定性的影响.研究发现,在BA-MPMS、BA-MMA-MPMS、BA-St-MPMS的细乳液聚合中,几乎没有发现凝聚物,制备的乳液贮存期较长.而在MMA-MPMS和St-MPMS的细乳液共聚中反应后期有凝聚物生成,其贮存期很短.因此,选择能快速消耗硅氧烷单体的丙烯酸单体,使有机硅氧烷基团被完全包埋在乳胶粒子内部,从而水解产生凝聚物的现象得到抑制,最终使乳液更稳定.WAN等[30]将米氏酮和二苯甲酮作为光引发剂、KH-570作为偶联剂和交联剂,采用紫外光聚合法在室温下合成有机硅改性苯丙微乳液.实验结果表明:有机硅改性苯丙微乳液的耐酸性好于耐碱性;制得的乳液为透明状或半透明状,单体含量为20g(在100g水中)的微乳液在550nm处的透光率可达55%,在760nm处的透光率可达87%;乳液粒径为34~55nm,粒径分布指数为1.16~1.18.4 展望有机硅改性苯丙乳液因其优良的耐候性、耐水性以及附着力强等优点,在涂料、建筑、造纸和黏结剂等领域应用广泛.但由于普通的硅氧烷单体容易水解,导致整个硅苯丙乳液体系还存在一些问题:改性乳液中有机硅氧烷单体的含量较低;乳液粒子的结构形态还不能够准确控制.随着人们对环境问题关注的不断增加,无皂乳液聚合和反应型乳化剂的应用也日益受到重视.因此,开发新的改性技术和方法,如:新型硅烷乳液体系的开发,按性能需要设计核壳结构或者IPN结构的乳胶粒子、微乳液或IPN技术等的采用,将成为这方面研究的发展方向.102 化 学 研 究2012年参考文献:[1]林璜,于海琴,吴雷.环氧改性苯丙乳液的研制[J].济南大学学报:自然科学版,2003,17(3):274-276.[2]郭文录,吕秀波,国晓军,等.有机硅改性苯丙乳液的合成与表征[J].应用化工,2009,38(12):1780-1781.[3]牛永盛,张万喜.有机硅改性丙烯酸乳液的最新进展[J].上海涂料,2006,44(3):16-19.[4]范青华,黄英.聚硅氧烷改性苯丙乳液-I共混改性[J].有机硅材料及应用,1995(3):8-10.[5]范青华,黄英.有机硅改性胶乳膜性能的研究[J].有机硅材料及应用,1995(1):24-27.[6]RICHARD J,MIGNAUD C,SARTRE A.Stability and compatibility in blends of silicone and vinylacrylic polymer emulsion[J].Polym Int,1993,31(4):357-365.[7]王智和,丁鹤雁,任静.涂料用含硅丙烯酸树脂的研究进展[J].有机硅材料,2001,15(4):29-33.[8]郑平萍,国建.有机硅改性丙烯酸酯树脂的研究进展[J].上海涂料,2004,42(5):16-19.[9]张莉,陈桐,张雪.有机硅改性丙烯酸酯乳液的研究进展[J].贵州化工,2008,33(2):31-33.[10]王燕,张保利.丙烯酸有机硅共聚物乳液聚合及性能研究[J].涂料工业,2000,30(10):1-5.[11]奚丽萍,王绍明,高延敏,等.新型环氧硅烷偶联剂改性苯丙乳液的研究[J].中国涂料,2010(1):44-48.[12]LEIR C M,GALKIEWICZ R K,KANTNER C C,et al.Telechelic siloxanes with hydrogen-bonded polymerizable endgroups.I.Liquid rubbers and elastomers[J].J Appl Polym Sci,2010,117(2):756-766.[13]欧阳星,陈大柱,罗俊旋,等.乙烯基硅氧烷共聚改性苯丙乳液的研究[J].胶体与聚合物,2011,29(2):61-62.[14]CUMURCU A,YAZGAN P,ERCIYES T,et 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monomer-modified styrene-acrylate microemulsioncoatings by photopolymerization[J].Prog Org Coat,2008,62(2):219-225.。

有机硅改良苯丙乳液实验报告(广州大学)

有机硅改良苯丙乳液实验报告(广州大学)
乳液聚合体系主要有四大组分:单体、分散介层(水)、乳化剂、引发剂,其次还有用了pH调节并改善乳液流动性的电解层,pH调节用的中和剂等。依据反应单体与反应性质,来选用不同的乳化剂。乳化剂是决定乳液稳定性的最主要因素,对反应速率、乳液粘度、胶粒尺寸等也有很主要的作用。乳化剂的选择除单体要求的种类外,一般以体系要求的HLB值决定其配比和用量,而且多以非离子型与离子型乳化剂复配,常用的乳化剂如下:
3.2化学改性法
通过化学改性法制得的无规、接枝和IPN结构共聚物,不易产生相分离和聚硅氧烷的表面迁移,因此得到的有机硅改性苯丙乳液具有优良的耐水性、耐候性和耐污性。根据引入的有机硅的种类,化学改性苯丙乳液可分为五种方法:(1)缩聚法,(2)共聚法,(3)硅氢加成法,(4)硅氟共同改性法,(5)有机硅乳化剂改性法。
分散阶段:乳化剂在分散相(水)中形成胶束:加入部分单体后,在搅拌作用下,部分形成单体珠滴、部分增溶在乳化剂形成的胶束中或溶解在水相中。乳化剂、单体化水相、单体珠滴和胶束之间建立动态平衡。
阶段Ⅰ(成核阶段):水溶性引发剂加入到体系中后,在反应温度下引发剂在水相中开始分解出初始自由基,或扩散到胶束中或在水相引发聚合,或扩散到单体珠滴中。无论那种情况都可引发单体聚合形成乳胶粒。在阶段Ⅰ,乳化剂有四个去处,即形成胶束、吸附在乳胶粒表面上、吸附在单体珠滴表面上及溶解在水中。单体也有四个去向,即形成单体珠滴、分布在乳胶粒中、分布在增溶胶束中,或溶解在水中,此时乳化剂和单体在水相、单体珠滴、乳胶粒和胶束之间建立动态平衡,直到胶束耗尽后,标志阶段Ⅰ结束。
吸水率:44.55%
②有机硅改性苯丙乳液
m0玻璃板质量(g):43.87; m1涂层+玻璃板质量(g):44.28;
m2涂层+玻璃板+水质量(g):44.46

苯丙乳液的合成及其改性

苯丙乳液的合成及其改性

广州大学化学化工学院本科学生综合性、设计性实验报告实验课程高分子合成实验实验项目苯丙乳液的合成及其改性专业应用化学班级10应化学号1005100073 姓名邓亚中指导教师宋建华开课学期2012 至2013 学年 2 学期时间2013 年 5 月9 日就终止了,这称为第三阶段。

乳液聚合技术重要的特征为分隔效应,即聚合增长中心被分隔在为数众多的聚合场所内, 这一特征使得乳液聚合过程具有较高的聚合速度以及产物分子量高等优点, 同时还使生产工艺乃至产品结构和性能易于控制和调整,通过聚合工艺来实现聚合物结构和性能的优化。

乳液聚合方法及聚合产物也存在自身的缺点。

例如,自由基碎片及乳化剞的存在使得乳液聚合产物不能高于高纯领域;与本体聚合相比,乳液聚合的反应器有效容积量由于分散介质的存在而被降低。

(2)本课题的聚合机理:使用含乙烯基的有机硅烷改性苯丙乳液,是直接利用乙烯基有机硅氧烷单体中的双键和苯丙乳液单体进行自由基聚合,其分子结构较小,相对聚有机硅氧烷大单体来说更容易与苯丙乳液共聚,因此使用较少的用量就可以达到改性要求。

乙烯基三乙氧基硅烷(VTES )对苯丙乳液进行改性,一方面可通过烷氧基的水解缩合反应形成交联结构,提高共聚物的强度,改进性能;另一方面, 共聚物中未反应完的 Si-OH 基可与无机基材表面的羟基等作用,形成氢键或化学键,提高与被粘表面的粘接强度。

3.实验装置与材料 (1)实验设备三口烧瓶、冷凝管、恒压滴液漏斗、电动搅拌器、恒温浴、温度计、玻璃棒、烧杯、分析天平(2)实验药品设备装置图药品名称 分子量 规格 用量苯丙乳液苯丙乳液改性十二烷基硫酸钠288.38 A.R 1.7g 3.4gJS86 1.7g 3.4g丙烯酸 1.4ml 1.4ml甲基丙烯酸甲酯6.6ml 6.6ml 丙烯酸丁酯 128.17 A.R 15.6ml 15.6ml苯乙烯 104.14 A.R 15.7ml 15.7ml氨水 -- -- 适量 适量有机硅(KH-570)-- -- -- 1.44ml 乙二醇 62.07 A.R -- 0.4ml过硫酸钾 170.32 A.R 1.5g 1.5g4. 实验方法步骤及注意事项(1)实验流程图(2)实验详细步骤a.苯丙乳液的合成:i.单体预乳化在250ml三口烧瓶中,加入50ml水,1.7g十二烷基硫酸钠,1.7gJS86,搅拌溶解后在依次加入1.4ml丙烯酸,6.6ml甲基丙烯酸甲酯,15.6ml丙烯酸丁酯,15.7ml苯乙烯,室温下搅拌乳化30min。

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收 稿 日期 : O 2 O 2 . 2l一 4 5
.除此 以外 , 有机 硅分 子
基 金 项 目 : 南 省 科 技 厅 科 技 攻 关 重 点 项 目( 0 1 2 1 1 4 . 河 1 20 2 0 1 ) 作 者 简 介 : 运 启 ( 9 2 )女 , 师 , 崔 17一 , 讲 主要 从 事功 能 高 分 子 方 面 的研 究 . 通 讯 联 系 人 . - i:hn p y @ h n .d .1 Ema za g u u e u eu c. l 3 .
2 有 机硅 改性 苯 丙 乳 液 的 方 法
2 1 物 理 共 混 法 .
物理共 混 改性 , 又称 为冷拼 法 , 为 两种方 法 : 是将 有机 硅 氧 烷单 体 作 为偶 联 剂 或改 性 助 剂直 接 加 分 ]一 入苯 丙乳 液 中改性 ; 二是将 有 机硅 氧烷制 备成有 机 硅乳液 , 再将 其 与苯丙乳 液共 混进 行 改性 .物理 共 混 法 的
Re e r h pr g e s o t r ne a r lc e u so o i i d s a c o r s f s y e — c y i m l i n m d fe
wih o g n c Y u ~ i一 , LI , n q U Lu ZH A N G — u Pu v
2 2 化 学 改 性 法 .
通过 化学 改性法 制得 的无 规 、 枝 和 I N 结 构共 聚物 , 易 产生相 分离 和 聚硅 氧 烷 的表 面迁 移 , 接 P 不 因此得 到 的有机 硅改 性苯丙 乳 液具有 优 良的耐水 性 、 耐候性 和耐 污性 .根 据 引入 的有机硅 的种类 , 学 改性 苯丙 乳 化 液可 分为 五种 方法_ :1 缩 聚法 。2 共 聚法 , 3 硅氢 加成 法 , 4 硅氟 共 同改性 法 , 5 有 机 硅 乳化 剂 改性 7 () () () () ()
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体积 大 、 面张 力小 和 内聚能 密度低 , 表 使其 具 有 优 良的透气 性 、 黏 污性 和 疏水 性 .有 机硅 和苯 丙 树脂 的 抗 ]
极性 相差 很大 , 将两 类 聚合 物结 合在 一起 , 以得 到兼 具 两 者优 异性 能 的新 型 聚合 乳 液. 目前 , 照 其改 性 可 按 方法 , 可分 为 物理共 混法 和化 学改性 法 两种方 法.
硅醇 在缩 聚过程 中会 有少 量发 生 自聚 , 当有机 硅含量 高 时 , 产 生 大量凝 胶 物 , 会 因此 引入 的有机 硅 含 量较 低
( 2 )2, 聚 反 应 见 图 1 < ¨ 缩 ] .
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增溶 剂 和交联 剂 的方 法来 解决 相分 离及 聚硅 氧烷 的表面迁 移 问题.然 而增溶 剂 的加入 虽然 可 以实现 理 想共 混 , 是 不能 明显 改善 聚硅氧烷 的表面迁 移 ; 联剂 的加 入 虽然 为一 种 有效 的方法 , 是 得 到 的共 混 乳 液在 但 交 但 纳米 范 围 内仍 然是 非均 相 的.
随后 , 青华 等 对 比了共 混 和共 聚两种 改性 方 法 对苯 丙 乳 液薄 膜 的 影 响.发 现共 聚 法 形 成 的互 穿 网 范
络 (P 结 构能 有效 的改善 聚硅 氧烷 向膜 表面 的迁移 , 而提高 了乳 液 的稳定性 和耐 水性 . I N) 从
因此 , 内外早期 以共 混改 性法 为主 , 国 后来逐 渐被 化学 改性 法所代 替.
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图 1 硅 醇 的 缩 聚 反 应
Fi 1 Po y o e a in r a ton oft ia l g. l c nd ns to e c i he slno
法.
2 2 1 缩 聚 法 . .
首 先制 备带 活性端 基 或支链 ( : 如 羟基 、 烷氧基 、 氨基 或 环 氧基 团) 的有 机 硅树 脂.利用 其 活 性基 团 的反
应 活性 与苯丙 聚 合物上 的 羧基反 应 , 而将 有机硅 组 分键合 到苯丙 聚 合物上 , 为缩 聚法 .根据 反 应 活性 基 从 称
CO ne.
K e wo ds y r :or a c slc g ni iion;m od fc to ii a i n; s yr ne a r lc e u so t e — c y i m l i n;r s a c r r s e e r h p og e s
苯 丙乳 液是 苯 乙烯和 丙烯 酸酯 类单 体 的共 聚物乳 液 , 其在 国 际上 的发 展越 来越 快 , 特别 是在美 国 、 日本 、 欧盟 , 发展 已经 到 了一个 非 常成熟 的地步.我 国从 2 其 O世纪 7 O年 代起 开始研 制 苯丙乳 液 ,O年代 开始 正式 8 投入 使用 , 过几 十年 的发 展 , 已广泛应 用 于建 筑 、 料 及 胶 黏剂 等 领域 .虽 然苯 丙 乳 液具 有 优 良的黏 附 经 现 涂
( 1.I siu eo Fi eC mityan Ch mia gie rn n ttt f n he sr d e c lEn n e i g,Colgeo C mity a d he c lEn i ern le f he sr n C mia g n e ig
He a n v r i , i e g 4 5 0 , n n h n n nU ie s y Ka f n 7 0 4 He a ,C ia; 2. p r n f C e s y t De a t to h mit ,Hu n h a ie s y me r agu i Unv ri , t
(.河 南 大学 化 学 化 工 学 院 精 细化 学 与工 程 研 究 所 , 南 封 4 50 ; 2 1 河 开 70 4 .黄 淮 学 院 化 学 系 , 南 驻 马店 4 3 0 ) 河 6 0 0

要 : 述 了有 机 硅 改 性 苯 丙 乳 液 的机 理 、 法 和 聚 合 技 术 研 究 进 展 .介 绍 了 物 理 共 混 法 和 化 学 改性 法 , 点 综 方 重
污 性等 ; 除此 以外 , 有机 硅改 性苯 丙乳 液 比硅丙 乳液 有着 更 高的性 价 比 , 一步扩 大 了其 作 为建筑 涂料 、 进 金属
表 面乳 胶 涂料 、 面涂料 、 张黏 合剂 和胶 黏剂 等 的使用 . 地 纸
1 有 机 硅 改 性 苯 丙 乳 液 的 机 理
有 机硅 聚合 物 中硅氧 键 键 能高 达 4 5k / l远大 于碳 氧 键 键 能 ( 5 J mo) 2 J mo, 3 1k / 1和碳 碳 键键 能 ( 4 J 3 5k /
性 不 同 , 的体 系需要 加人稳 定 剂.从 S M 照片 中可看 出 聚硅 氧烷 与苯 丙 聚合物在 改性 橡胶 膜 中呈清 晰 的 有 E 两 相结 构 , 聚硅氧烷 相在 膜 的表面 富集 . 且
针对这 种情 况 , 范青华 等
和 RC I HAR D等 在物 理共混 法上 又做 了进 一步 的研 究 , 现可 通过 加入 发
第 2卷 第 5 3 期
21 0 2年 9月

学 研

中 国 科技 核 心 期 刊
h y@ h n . d . n xj eu e u c
CH EM I CA L RESEA RC H
有 机 硅 改 性 苯 丙 乳 液 的 研 究 进 展
崔运启 , 璐 , 刘 张普玉
阐 述 了 化 学 改 性 法 的最 新 研 究 进 展 , 展 望 了有 机 硅 改 性 苯 丙乳 液 的 发展 趋 势 . 并 关 键 词 : 机 硅 ; 性 ; 丙 乳 液 ; 究 进 展 有 改 苯 研 中 图分 类 号 : 3 . o 6 44 文献标志码 : A 文 章 编 号 : O 8 1 1 ( 0 2 O 一 O 9 一O 10 — 0 12 1 )5 0 7 6
团的不 同 , 聚法 又分 为 以下两种 方法 . 缩
1 )含活 性羟基 ( 生成 活性羟 基) 或 的有机 硅单 体 ( 或树 脂 ) 和苯 丙聚 合物脱 水缩 合法
有机 氯硅烷 、 机酰 氧硅烷 和有 机硅 氧烷 均能水 解生 成相 应 的硅 醇 , 有 有机硅 氧烷 由于其水 解不 会放 出腐 蚀性 物质 而多被 采 用 , 成 的硅 醇 可 以与 苯丙 树脂 中 的羧基 脱 水缩 合 , 而 将 含硅 基 团接枝 到 苯 丙 乳液 上 . 生 从
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