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苯丙乳液改性的研究情况

发布日期:2012-06-27

    介绍了有机硅改性苯丙乳液和环氧改性苯丙乳液以及聚氨酯改性苯丙乳液、纳米 SiO 2 改性苯丙乳液等的发展情况,并简要地对苯丙乳液改性的未来方向作了展望。

    苯丙乳液是苯乙烯与丙烯酸酯或官能团丙烯酸酯类单体进行乳液聚合的产物 , 它广泛应用于建筑涂料、金属表面乳胶涂料、地面涂料、纸张黏合剂、胶黏剂、皮革涂饰及油墨等方面,其用量与日俱增。苯丙乳液具有无毒无味、不燃不爆、污染小、与颜料粘结强度高等优点 ; 且通用性和适用性强,作为主要成膜物所配制的乳胶涂料有粘结强度高、施工简便快捷等优点。但在耐水性、耐磨性、抗老化性、耐候性等方面由于其自身化学性质所致,限制了其应用 [1 ~ 2] 。近年来随着聚合理论和技术的不断完善和发展,苯丙乳液的改性受到了广泛的重视。苯丙乳液的改性主要从以下两个方面进行:一是引入一些功能型的单体对苯丙乳液进行改性,得到高性能的共聚乳液;二是采用新的苯丙乳液聚合方法来改善苯丙乳液的性能,在研究过程中通常是这两个方面的相互结合,共同提高苯丙乳液的性能。

    1 有机硅改性的苯丙乳液

    1.1 改性原理

    有机硅对苯丙乳液的改性是指将有机硅通过化学反应和苯丙乳液技术结合起来,用来制备高性能的硅苯丙乳液,其苯丙乳液产品广泛应用于涂料改性、塑料改性、橡胶补强等领域。特别是由其配制的有机硅改性苯丙乳胶作为一种高性能建筑涂料倍受关注。聚硅氧烷分子主链结构 Si-O 键能很高,分子体积大,内聚能密度低,使得它具有特殊的耐温、耐候性和较低的玻璃化温度及表面张力等,其乳液在织物整理、皮革涂饰、涂料等行业的应用越来越广泛,但较高的成本和较低的强度又使其应用受到限制。因而将有机硅氧烷、羟基硅油和苯丙乳液这两类极性相差很大的聚合物结合在一起,可以得到兼具二者优异性能的新型乳液材料,这在理论研究和实际应用中都有重要的意义 [3 ~ 4] 。可以提高苯丙乳液及涂料的性能;提高涂膜的硬度,拉伸强度、透气性、耐磨性、粘附力、耐水性及耐紫外光照射性等 [5 ~ 8] ,从而为制造高档外墙乳胶涂料提供优良的乳液原料。近年来,有关有机硅 / 苯丙乳液共聚的研究逐渐增多,而且随着乳液聚合技术的不断创新,许多新的乳液聚合方法也运用到有机硅苯丙共聚乳液中来。

    1.2 改性方法及应用

    目前,有机硅对苯丙乳液的改性方法一般分为两种:物理改性法和化学改性法。物理改性法有:一是将有机硅氧烷单体作为附着力促进剂和偶联剂直接加入到苯丙乳液中进行改性;二是先将有机硅氧烷制成有机硅乳液,再将它与苯丙乳液冷拼共混进行改性。化学改性是指通过化学反应将有机硅和苯丙聚合物分子间形成化学键。化学改性明显提高两相之间的相容性,在一定程度上控制了有机硅分子链表面迁移和有机硅的微观形态,从而比简单物理共混的乳液性能优越,具有更好的发展前景。石秀凤等对苯丙乳液分别进行有机硅 A (硅氧烷单体)和有机硅 B (大分子的聚硅氧烷)改性的研究表明 硅氧烷单体改性的苯丙涂料与苯丙涂料相比,其耐紫外光和耐沾污性有所提高,而且效果很明显。漆膜的这两个性能随有机硅 A 用量的增加而逐步提高;而用大分子的聚硅氧烷改性的苯丙涂料与苯丙涂料相比,有机硅 B 的引入,提高了硅丙乳液的耐热性和耐紫外光老化性,但是这两个性能并不是随有机硅 B 用量的增大而大步提高。王秀霞等对苯丙乳液进行机硅改性的研究表明以含乙烯基质量分数为 13% 的羟基硅油与苯丙乳液共聚所得的乳液带蓝色荧光 , 乳胶粒径为 70 ~ 100 nm , 粒径分布窄 , 乳 液具有良好的钙离子稳定性、贮存稳定性和耐温性 , 涂膜耐水性较好。李忠铭等用不同的有机硅( D 4 , D 4V )对苯丙乳液进行改性的研究表明 ,有机硅改性的苯丙乳液具有良好的防水性能,耐沾污性和耐老化性。上海同济大学的汪旭等 用不同的乙烯基三烷氧基硅烷——乙烯基三甲氧基硅烷 (176MT) 、乙烯基三乙氧基硅烷 (176ET) 和乙烯基三异丙氧基硅烷 ( 176PT ) 对苯丙乳液进行改性的研究表明 有机硅改性的苯丙乳液极大地提高了苯丙乳胶膜的耐水性和附着力;还表明,烷氧基基团越大,越有利于有机硅改性后的苯丙乳液主链呈梳状结构,越有利于聚硅氧烷链伸展到基材的表面,更利于提高乳胶膜的耐水性。刘德峥用羟基硅油对苯丙乳液进行改性的研究表明用氧化还原引发体系合成的核壳结构的羟基硅油改性苯丙乳液配制的乳胶涂料不仅耐水性好,而且耐擦洗性、耐碱性和耐候性也显著提高,是一种较高档次的外墙涂料。有机硅改性苯丙乳液在纸和纸加工方面的应用,聚醋酸乙烯酯中引入有机硅基团,使其抗水性能有了很大的提高]。

 

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