苯乙烯丙烯酸酯硅溶胶复合乳液的合成及性能研究

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1、摘要国外发达国家的建筑外墙广泛采用外墙涂料装饰和保护，而我国建筑外墙的保护和装饰材料目前主要采用瓷砖。形成这种状况主要是乳液的综合性能差及其建筑外墙涂料存在耐候性差、抗沾污性低、使用寿命短等问题。本文采用原位乳液聚合法合成了硅溶胶一苯乙烯／丙烯酸酯复合乳液，系统地研究了配方的设计以及工艺参数对乳液主要性能的影响。同时对乳胶粒子结构进行了透射电镜分析，对乳液的形成过程进行了红外光谱分析，并将此乳液与纯苯丙乳液、硅溶胶／苯丙共混乳液以及硅溶胶偶联苯丙复合乳液进行比较，着重研究了体系对其涂层耐沾污和抗老化性能的

2、影响。试验结果表明：1、配方设计(1)随着软单体量的增加，乳液的玻璃化温度(Tg)降低，涂层耐水性增加，成膜性下降，表面发粘。当软硬单体比例为2：3时，乳液的粘度最小、粒径较小、固含量较大，Tg=19．6℃；涂膜光泽度最大、吸水率较小。(2)硬单体相对含量越多，体系反应时间越长；硬单体比例越大，涂料涂膜的对比率越好。当两种硬单体比例为3：2时，乳液反应时间最短、粒径较小、光泽度较好。(3)乳液粘度随功能单体量的增加呈锯齿型变化。随从量的增加，乳胶膜吸水性先降低后增加。当丙烯酸含量为3．0％时，乳液的转化率

3、高、粘度较低、理论Tg相对较高、固含量高、涂膜吸水率最小，且乳液的聚合稳定性和化学稳定都很好。(4)硅溶胶比例越大，单体转化率降低得越多，涂膜的泛白时间越短，硬度越大；硅溶胶相对含量过高会引起体系的不稳定。含量为25％时，乳液的稳定性好、单体转化率高、泛白时间长、粒径较小、硬度达5H。硅溶胶含量为25％，(5)复合乳化剂用量增加，反应稳定性提高，粒径减小，凝聚物也大为减少，化学稳定性下降，胶膜的吸水率增加，涂膜泛白且不易成膜。当复合乳化剂总用量为3．2％，A：B=2：1时，乳液具有较好的稳定性、硬度、耐水

4、性，且凝聚率低。(6)随着引发剂浓度的增加，单体转化率增加，凝聚物增多。当引发剂浓度为0．43～0．47％时，乳液有较高的转化率和聚合稳定性。2、聚合工艺当乳液反应温度为75℃，单体滴加速度为1滴／ls，预乳化阶段的搅拌速度>400r／min，聚合阶段的搅拌速度为320r／min左右，保温回流阶段的搅拌速度为180r／min左右，反应过程的pH值控制在6"-'8之间时，用预乳化单体滴加法制得了综合性能较好的乳液，且力学性能也优于共混与共聚乳液。3、乳胶粒子结构及基团表征在低倍TEM下，硅溶胶偶联苯丙复合乳

5、液分散的较均匀；3万倍时，复合乳胶粒子成球形均匀排列，基本形成了一个网络结构；有部分硅溶胶为壳的反相核壳结构粒子生成，且核壳结构随硅溶胶量的变化而变化：FT-IR进一步证明，单体均参与了反应，且复合乳液中出现Si．O—C及Si．O．Si(链状)等特征吸收峰，但仍有游离的Si．OH与Si一(CH3)存在，说明部分硅溶胶与有机聚合物形成了化学键。4、涂料的耐沾污与抗老化性对比硅溶胶一苯乙烯／丙烯酸酯复合乳液涂料的耐沾污性比最好的硅溶胶偶联苯丙乳液提高约lO％；综合分析、比较四种涂层体系的抗老化性能，充分说明本

6、试验研制的复合乳液具有较强的抗紫外线能力。关键词：硅溶胶，苯乙烯／丙烯酸酯，原位乳液聚合，有机无机复合乳液，耐沾污性，抗老化性AbstractMostofthebuilding’Sexteriorwallinthedevelopedcountriesaredecoratedandprotectedbypaint，andtheprotectionoftheexternalwallsofbuildingsinChinaaremainlydecorativetiles．Thissituationformedav

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