硅丙乳液的合成及性能研究

【摘要】水性木器涂料主要是由聚合物乳液、颜填料、多种助剂制备而成，其中决定涂料性能的关键是聚合物乳液。而聚合物乳液主要由聚合物乳胶粒子(以下简称乳胶粒子)与水组成，因此制备高性能的水性聚合物乳液是实现水性木器涂料水性化的关键所在。聚丙烯酸酯和有机硅是两类重要的高分子材料，各自具有不同的性能特点，本文在核壳型丙烯酸酯乳液的合成过程中，于壳层聚合阶段引入了有机硅单体，合成的有机硅改性核壳型丙烯酸酯乳液同时兼具有机硅和丙烯酸酯聚合物的优点。本文采用预乳化半连续种子乳液聚合法。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸(MAA)、有机硅为功能单体、以过硫酸铵(APS)为引发剂合成了有机硅改性核壳型丙烯酸酯乳液。分别考察了乳化体系、乳化剂用量、引发剂用量、丙烯酸酯软硬单体配比、核壳层玻璃化温度、有机硅单体用量和引入方式在制备有机硅改性丙烯酸酯共聚物中对聚合过程稳定性及乳液漆膜性能的影响。确定出基本的聚合工艺和生产配方，并对所制备的有机硅改性丙烯酸酯乳液的组成、粒子形态、粒径大小及分布等进行了表征。对所制备乳液漆膜的硬度、耐划伤性、透光率、耐水性等性能进行了考察。通过对其透明性、接触角、吸水率、及红外光谱的测试，重点研究了有机硅单体用量对膜性能的影响。结果表明：以聚合温度为80℃,搅拌速度为250~350rpm，乳液聚合反应时间为5小时为聚合反应条件，以三元复配体系为最佳乳化体系，乳化剂用量为2.5%，阴非配比为1:1，核壳两阶段乳化剂质量比为2:1，引发剂用量为0.5%，软硬单体配比为40:60，核壳两阶段单体质量比为50:50，MAA的加入量3%，壳层聚合阶段加入，有机硅单体用量3%，壳层聚合阶段加入，乳液聚合体系的稳定性较高，所得乳液及漆膜的综合性能较好，有机硅单体能够显著提高漆膜的耐水性、硬度及耐划伤性，并能使乳胶膜的光泽提高。衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)技术对漆膜的正反两面测试结果表明，有机硅单体向膜表面富集，所合成的硅丙水性木器漆乳液在成膜过程中生成了自分层结构，赋予涂膜优良的性能。
【作者】于晓茹；
【导师】刘国军；
【作者基本信息】大连工业大学，材料物理与化学，2012，硕士
【关键词】水性木器涂料；丙烯酸酯乳液；乳液聚合；有机硅；

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