有机硅改性丙烯酸酯涂料

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1、有机硅改性丙烯酸酯涂料摘要：本文综述了丙烯酸酯作为涂料的优缺点及用有机硅对其改性可大大扩展其应用领域的特点，重点阐述了有机硅改性丙烯酸酯的方法，并介绍了有机硅改性丙烯酸酯在涂料领域的广泛应用以及其良好的发展前景。关键词：有机硅；丙烯酸酯涂料；改性方法；应用0引言丙烯酸酯涂料是20世纪70年代以来发展迅速的涂料品种，主要由(甲基)丙烯酸酯单体通过加聚反应得到。丙烯酸树脂本身具有色浅、透明度高、保光、光亮丰满、在红外区吸收小等特点，且具有优异的耐候性、耐腐蚀性、附着力强、柔韧以及单体众多、合成容易、价格便宜等优点而得到广泛应用。但是，由于丙烯酸酯聚合

2、物的耐温性、耐水性、防油性、透气性差，限制了它的进一步应用。丙烯酸酯涂料可用其它树脂进行改性，发展高性能丙烯酸酯涂料也成为一种发展趋势，即大大拓宽了丙烯酸酯涂料的应用领域。有机硅单体及其聚合物具有优异的耐水性、耐高低温性、保光性、透气性等特点。利用有机硅的优点改进丙烯酸树脂的不足，以获得兼备丙烯酸树脂和聚硅氧烷优点的新型丙烯酸酯涂料，已成为当今研究的热点和难点。1有机硅改性丙烯酸酯的制备方法目前有机硅对丙烯酸酯微乳液改性方法一般分为两种：物理改性法和化学改性法。物理改性分为两种：一是将有机硅氧烷单体作为偶联剂或改性主机直接加入丙烯酸酯微乳液中改性

3、；二是将有机硅氧烷制备成有机硅微乳液，再将其与丙烯酸酯类乳液共混进行改性。化学改性是通过化学反应将有机硅氧烷引入到丙烯酸酯分子链上，使得极性相差很大的有机硅氧烷和丙烯酸酯聚合物分子间形成化学键，化学改性明显提高了两相之间的相容性，一定程度上控制了有机硅分子的表面迁移和有机硅的围观形态，从而比物理共混的性能优越，具有更好的发展前景。1.1物理共混法物理共混法也称为冷拼法，是材料改性的常用方法之一。物理共混法是将有机硅聚合物直接加入到丙烯酸树脂中，或在有机硅聚合物存在下进行丙烯酸酯的聚合。物理共混法操作简单，但是聚硅氧烷与丙烯酸酯的结构和极性、表面自

4、由能相差较大，聚硅氧烷容易向表面迁移，二者相容性差，因此，采用此法制备硅丙树脂的关键是解决共混物的稳定性和两者相容性。要实现二者较好的混合必须加入增容剂，常用的增容剂是正十二烷基硅氧烷或有机硅丙烯酸树脂接枝共聚物以及各种硅烷偶联剂。将纯有机硅乳液与纯丙烯酸酯乳液共混用作建筑涂料，可以大大提高涂膜的耐水性、耐热老化性和抗紫外老化性。将不同比例的高Tg硅丙乳液和低Tg硅丙乳液混合，最佳混合比例下可得到较低成膜温度，附着力，耐洗刷性提高，且具有较好耐粘污性涂膜。1.2化学改性法由于分子结构自身的特点，丙烯酸树脂与有机硅的相容性差，而物理的混合方法达不到

5、预想的改性效果。但通过化学反应，可以将有机硅分子链引入丙烯酸酯分子中，借助化学键使这两种极性相差较大的聚合物结合在一起，可改善两相间的相容性，抑制有机硅分子的表面迁移，使有机硅和丙烯酸酯在微观上达到均匀分散。目前化学改性的方法主要有缩聚法、自由基聚合法、硅氢加成法及互穿网络法。1.2.1缩聚法缩聚法是合成高聚物的主要反应之一。缩聚法按参加反应的单体种类可分为均缩聚反应、杂缩聚反应、共缩聚反应。以含活性羟基的聚丙烯酸树脂（丙烯酸酯的组成中含有β-羟乙基或羟丙基单体），与含有活性羟基（或烷氧基）的有机硅低聚物进行缩合反应（脱水或脱醇）,也是制备硅丙树

6、脂的有效途径之一。其工艺是首先制备带羟基、氨基、烷氧基或环氧基的有机硅树脂，通过缩聚反应使其与丙烯酸树脂上的官能团反应，从而将有机硅键合到丙烯酸树脂分子上。选用苯基甲基二甲氧基硅烷制备硅醇中间体，与含羟基的丙烯酸树脂用溶剂法进行缩聚反应，可以制得新型超耐候树脂。该树脂分子结构规整，是一种多功能型特种树脂，具有优良的抗紫外线，耐老化、耐热及腐蚀性，用它可以制备金属防腐漆、建筑内外墙涂料和耐高温涂料。在有机硅分子链上接枝丙烯酸酯支链，能够制备有机硅－丙烯酸接枝共聚树脂。研究表明，丙烯酸丁酯，丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯混合单体接枝改性二甲基硅氧烷－乙烯基硅

7、氧烷共聚物，得到性能良好的可交联有机硅树脂。1.2.2自由基聚合法自由基聚合是合成高聚物的重要反应之一，在所有聚合物总量中经自基聚合的占60%以上。自由基聚合可采用本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合及溶剂聚合等四种方法。利用含双键的有机硅单体与丙烯酸酯类单体进行自由基共聚，从而在聚合物主链上引入硅链段，制得性能稳定的硅丙树脂。这种方法是目前最常用的方法之一。含双键的硅氧烷硅烷偶联剂，特别是含双键的硅氧烷低聚物与丙烯酸类单体共聚，生成侧链含有硅氧烷的共聚物或主链含有硅氧烷的共聚物。常用的含双键有机硅单体有：乙烯基三甲氧基（乙氧基）硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷

8、、γ-甲基丙烯酞氧基三甲氧基硅烷等。以丙烯酸酯类与烯基硅氧烷类为共聚单体，合成稳定的聚丙烯酸酯－聚有机硅氧烷复合乳液，实验表明，有机硅质