有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备及表征

以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、八甲基环四硅氧烷(D4)、丙烯酸酯类单体为原料,制备了有机硅改性丙烯酸酯乳液.考察了乳化剂配比、有机硅用量对乳液及乳胶膜性能的影响,并用红外光谱、凝胶渗透色谱、透射电镜进行了表征.结果表明KH-570先与低聚体D4开环预聚,再与丙烯酸酯类单体进行自由基聚合,可得到有机硅改性丙烯酸酯乳液;当有机硅占单体总质量的9%,其中m(KH-570)∶m(D4)=1∶9,m(MS-1)∶m(AEO)=2∶1时,乳液的黏度、凝胶率和乳胶膜的硬度随有机硅用量的增加而增大,乳胶膜的吸水率则降低;乳胶粒表面光滑均一,呈规则的圆球状,平均粒径为100 nm,其重均摩尔质量Mw=1.75×104g/mol,摩尔质量分布Mw/Mn=1.3.     

纳米硅溶胶改性聚硅氧烷微乳液的研究

采用乙烯基三乙氧基硅烷对纳米硅溶胶进行表面改性,使其表面接枝上可反应的乙烯基官能团,以过硫酸钾作为引发剂,与乙烯基有机硅单体、丙烯酸酯类单体进行原位聚合反应制备纳米硅溶胶改性聚硅氧烷微乳液。系统研究了聚合温度、乳化剂对聚合反应过程中乳液稳定性、乳胶膜吸水率以及乳胶粒子粒径的影响,结果表明:聚合过程中反应温度分别控制在80℃、90℃,转化率最高;烷基聚氧乙烯醚(AEO)与十二烷基苯磺酸钠(LAS)质量比为1.5∶1~2∶1,乳化剂用量为1.5%~2.0%时,制备的乳液稳定性最好,乳胶膜的吸水率低于3%,与其他共混乳液、聚硅氧烷乳液相比,吸水率显著降低;透射电子显微镜(TEM)观察结果显示:乳液中存在以纳米SiO2为核、聚硅氧烷聚合物为壳的结构形态,与共混乳液相比,改性乳液中游离的纳米SiO2粒子数大大减少。     

高固含量有机硅改性丙烯酸酯微胶乳的合成及性能

用自制的由阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子乳化剂辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、反应型乳化剂WH-100以及非离子表面润湿剂所组成的混合乳化剂体系,通过半连续单体滴加法合成了平均粒径为59·8nm、粒径分布窄、总固物质量分数达40%的有机硅改性丙烯酸酯微胶乳,并对微胶乳及胶膜的性能进行了研究。结果表明,与间歇预乳化法制备的乳液相比,有机硅改性丙烯酸酯微胶乳的钙离子稳定性较差,其胶膜的吸水率较小,凝胶含量相当;随着乙烯基三乙氧基硅烷(A151)用量的增加,对转化率的影响不明显,微胶乳的钙离子稳定性、胶膜的吸水率下降,乳胶粒子的粒径变大,A151的质量分数宜为4%;随着功能单体甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)用量的增加,微胶乳的钙离子稳定性先提高后降低,而胶膜的吸水率先降低后增大,HEMA的质量分数不宜超过3%。     

乙烯基环四硅氧烷制备高硅含量硅丙乳液

以丙烯酸酯单体和四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D4V1)为原料,采用种子乳液聚合法制备了以聚丙烯酸酯为核、聚丙烯酸酯-有机硅共聚物为壳的核-壳型高硅含量硅丙乳液.研究了引发剂、乳化剂、D4V1用量及反应温度对聚合反应的影响;并用IR、纳米粒度及Zeta电位分析仪对乳液及其乳胶膜进行表征.结果表明,最佳反应温度为75℃,引发剂、乳化剂(SDS与OP-10的质量比为1:1)的用量分别为单体总质量的0.3%、4%;在此条件下可制得有机硅质量分数达到20%以上(计算值)的硅丙乳液,且体系凝胶率低而单体的转化率较高,乳液的各项稳定性能较好,乳胶膜的吸水率小于20%.随聚合反应的进行,乳胶粒的粒径逐渐增大.     

反应性聚硅氧烷微乳液的合成研究

采用微乳液聚合法,以八甲基环四硅氧烷(D4)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为原料,合成半透明的反应性聚硅氧烷微乳液,研究了聚合工艺因素对单体转化率、乳液透射率、粒径及乳液稳定性的影响。结果表明,当D4用量为10%,DBSA用量为12%(占D4),KH-570用量为6%(占D4),乳化剂SDS、AEO-7、AEO-9按质量比4∶2∶1复合,用量为6%,助乳化剂正丁醇用量为0.5%,温度为80~85℃,反应时间为5 h时,所制备的反应性聚硅氧烷微乳液单体转化率可达85.63%,外观半透明,无漂油,粒径在40~50 nm。     

亲水性低黄变氨基改性有机硅乳液的研制

采用阴离子乳液聚合法制成有机硅乳液；然后加入经酰化剂改性的氨基硅烷偶联剂，制成了亲，水性低黄变酰化改性氨基改性有机硅乳液；讨论了反应温度、反应时间、乳化剂用量、催化剂用量及预乳液滴加时间等条件对有机硅乳液性能的影响。确定出最佳工艺条件为：反应温度80℃，反应时间3h，乳化剂用量4％，十二烷基苯磺酸用量5％，预乳液滴加时间2h；酰化改性程度可随实际需要而定。     

有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯细乳液的研究

以甲苯二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇为原料,合成了聚氨酯大单体;然后将其与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(DB-570)混合,制成预乳液,再滴加到聚丙烯酸丁酯(BA)种子乳液中,聚合成有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯共聚细乳液.研究了DB-570用量、聚氨酯大单体的用量及类型、BA与MMA的质量比对细乳液性能的影响.结果发现,随着DB-570质量分数从2%增加到6%,细乳液的聚合及储存稳定性降低,乳胶粒的粒径及其分布指数逐渐增大;DB-570质量分数为4%时,细乳液的稳定性及乳胶粒的粒径大小及其分布最佳.随着聚氨酯大单体用量的增加,或聚乙二醇(PEG)摩尔质量的减小,细乳液乳胶粒的粒径及其分布指数增大;当聚氨酯质量分数为10%、其PEG摩尔质量为800 g/mol时,细乳液乳胶粒的粒径最小、分布最窄;BA与MMA的质量比增大,细乳液乳胶粒的粒径随之缓慢减小,BA与MMA的最佳质量比为4:1.     

水分散有机硅-聚氨酯嵌段共聚物的制备与性能研究

以端羟基聚二甲基硅氧烷（PDMS）和氨烃基硅烷偶联剂（DB-912）为原料,合成了端氨烃基聚二甲基硅氧烷低聚物（NS）,并以此作为扩链剂,制备了水分散有机硅-聚氨酯嵌段共聚物（WPSUR）。考察了NS的摩尔质量与扩链剂类型对乳胶粒粒径、薄膜疏水性与耐热稳定性的影响。结果发现,随着NS摩尔质量的增加,乳液粒径增大;扩链剂类型对乳液及薄膜性能影响较大,采用NS为扩链剂制备的WPSUR,乳液呈现较高的表现黏度,薄膜吸水率较低、对水的表面接触角达103°,疏水性较好;与引入小分子硅烷偶联剂的体系相比,体系中有机硅链段含量大大增加,耐热稳定性良好;水分散液均呈现良好的离心稳定性,乳液具有良好的耐高温性能与冰冻-解冻稳定性。     

有机硅接枝改性纯丙复合乳液的合成及性能研究

采用两步法聚合工艺制备了含双键有机硅氧烷官能团单体与D4进行乳液缩聚后再与(甲基)丙烯酸酯类单体进行自由基接枝共聚的改性纯丙复合乳液，考查了聚合过程的乳化剂体系、反应温度和时间对单体转化率的关系及对乳液稳定性的影响。得到最佳工艺条件为：第一步采用阴离子型乳化剂DSBA／与非离子乳化剂聚氧乙烯壬基苯基醚系列并用，使含双键有机硅氧烷官能团单体先与D4进行乳液缩聚，反应温度为85～90℃，平衡反应时间3～4小时，中和后得到有机硅预聚体乳液。第二步采用阴离子型乳化剂MS-1与非离子乳化剂NP-40并用的复合乳化剂及APS引发剂进行引发，将第一步反应生成的乳液滴入此段反应过程进行接枝共聚，反应温度为75～80℃，反应时间5～6小时，最终得到有机硅接枝改性纯丙复合乳液。在固定复合乳液中乳化剂总含量≤2．5％的前提下，复合乳化剂的HLB值在12．0左右为宜，确定了各单体的比例为m(BA)：m(MMA)：m(硅单体)为47：44：9，测试结果表明改性复合共聚乳液粘度适中，为热力学稳定体系，其机械稳定性、化学稳定性均达到要求，用改性乳液配制的外墙乳胶涂料的性能较普通市售纯丙乳液具有较大程度的提高。     

硅丙乳液聚合过程稳定性影响研究

为了考察硅丙乳液聚合过程稳定性的影响因素,对硅丙乳液进行配方设计,考察了有机硅单体的用量、滴加方式、种类、反应温度等对乳液聚合过程及乳液稳定性的影响。测试结果表明:有机硅单体用量为5%时,乳液聚合稳定性和乳胶膜耐水白性达到平衡,平均凝胶率为0.09%;采用核壳结合滴加方式,乳液聚合稳定性最佳;使用有机硅单体A-174所得乳液平均凝胶率最小;当反应温度为80℃时,单体平均转化率和聚合稳定性达到平衡。