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硅溶胶/有机硅改性丙烯酸树脂复合材料的制备
更新时间:2019-05-17 17:16:38 字号:T|T
由丙烯酸和丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯和烯基单体共聚而成的产物即为丙烯酸树脂,以它为成膜基料的称为丙烯酸树脂涂料[1]。丙烯酸树脂具有成
由丙烯酸和丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯和烯基单体共聚而成的产物即为丙烯酸树脂,以它为成膜基料的称为丙烯酸树脂涂料[1]。丙烯酸树脂具有成膜性、保色性好,光泽高,粘结性能优异等优势,丙烯酸树脂涂料有优良的耐候、耐污染和耐溶剂性,应用广泛。但是丙烯酸树脂在特定的场合存在一定的缺陷,如硬度偏低、附着力差、机械强度不好和热稳定性欠佳等,限制了它的进一步应用,因此,有许多学者对其进行改性研究,报道了众多的改性方法[2-4]。硅溶胶是硅酸多分子聚合物的胶体溶液,具有无毒、硬度高、机械强度好、耐热性佳等特点[5],但它是亲水的无机相,很难直接与有机单体发生作用,同时它存在涂膜易龟裂等缺点[6]。有机硅中的偶联剂是一类分子中同时含有两种不同化学性质的基团的硅烷[7],其中含有硅氧烷键的一端很容易与硅溶胶表面作用,因此,可通过有机硅的架桥作用将无机相的硅溶胶接枝到丙烯酸树脂上,制备出无机–有机改性丙烯酸树脂复合材料,可提高丙烯酸树脂的硬度、附着力、耐冲击力等性能。

硅溶胶/有机硅改性丙烯酸树脂复合材料的制备

    本文以碱性纳米硅溶胶作为无机原料,以有机硅KH570作为偶联剂,采用溶液聚合法将KH570和硅溶胶同时加入到丙烯酸及其酯类单体的聚合过程中,利用有机硅的架桥作用将硅溶胶接枝到丙烯酸树脂分子上,从而得到硅溶胶/有机硅改性丙烯酸树脂复合材料(SSPA),用SSPA制备的涂膜可结合无机材料和有机材料的优点,涂膜的硬度、附着力、冲击强度等性能都有所提高。

    1、实验

    1.1主要实验材料

    30%碱性纳米硅溶胶,平均粒径30nm,工业级,广州富尔化工科技有限公司;丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙二醇丁醚、过氧化苯甲酰(BPO)和乙醇胺,分析纯,天津大茂化学试剂厂;丙烯酸羟丙酯,分析纯,阿拉丁试剂上海有限公司;有机硅KH570、KH560,分析纯,阿法埃莎(天津)化学有限公司;六甲氧基三聚氰胺树脂,工业级,广州金团贸易有限公司;无水乙醇,分析纯,广州化学试剂厂。

    1.2实验方法

    1.2.1丙烯酸树脂的制备

    (1)称取乙二醇单丁醚(单体总质量的50%)、1/2的引发剂BPO(单体总质量的2%),混合溶解后倒入装有搅拌装置、冷凝管的四口烧瓶中,用恒温油浴锅加热至100°C待用。

    (2)称取全部单体(丙烯酸20%,甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯各35%,丙烯酸羟丙酯10%,均为质量分数)、1/4引发剂,搅拌混合后置于恒压分液漏斗中,向三口烧瓶中滴加。

    (3)控制滴加速度,用大约1.5h滴加完。

    (4)滴完后将剩下的1/4引发剂加入烧瓶中,控制温度在105~110°C,恒温反应1h,然后冷却至45°C以内,加入乙醇胺中和调节pH至7.5~8.0,再加入适量的水调节固含量。即得丙烯酸树脂产品。

    1.2.2硅溶胶/有机硅改性丙烯酸树脂复合材料的制备

    (1)、(2)步骤同上。

    (3)滴加约10min后,将适量的硅溶胶和有机硅装于另一支恒压分液漏斗中向三口烧瓶中滴加,控制滴加速度,用大约1.5h滴加完两支分液漏斗中的溶液。

    (4)步骤同上,即得硅溶胶/有机硅改性的丙烯酸树脂复合材料(SSPA)。