室温自交联硅丙核壳乳液的制备及性能.pdfVIP

室温自交联硅丙核壳乳液的制备及性能 陈熙, 郭天瑛，宋谋道，张邦华 南开大学高分子化学研究所，天津，300071 关键词：自交联 硅丙乳液 耐水性 核壳结构 通过乳液聚合引入有机硅氧烷改善丙烯酸树酯各种物理化学性能的研究是涂 料行业的热点之一1。目前，在硅丙乳液研究中，聚硅氧烷与丙烯酸树脂极性相差 2-3 大、相容性不好，共聚效率低 。而且，在成膜过程中聚硅氧烷常常被丙烯酸树 脂包埋，向表面迁移困难。这些缺陷使得价格昂贵的有机硅氧烷在改性中耗量大、 有效利用率低，造成了极大的浪费。因此，寻求适当的改性方法提高有机硅氧烷 的改性效率，有重要意义。交联对于改善聚合物尺寸稳定性、热性能及力学性能方面具有 重要的作用。 本文通过核壳乳液聚合法制备了St-BA （核）/MMA-St-VTES （壳）结构的乳胶粒。St 与BA 在 一定范围内变化，可以获得具有较低玻璃化温度的软核。St 和MMA 都是具有玻璃化温度 100℃以 上的硬单体，VTES 通过双键与 St 及MMA 发生共聚，三个烷氧基发生水解后在同一乳胶粒的壳层 和不同乳胶粒的壳层发生缩聚交联。这样，软核硬壳型的乳胶粒既能利用核与壳较大的玻璃化温 度差别从而使其使用温度范围大大加宽，而且由于壳层发生自交联形成的网状硅氧烷的存在，又 使其具有聚硅氧烷的优良性能。 该乳液具有良好的反应稳定性、pH 值稳定性、储存稳定性。乳胶粒的核壳结构 用透射电镜及DSC 得到了证实。。这些乳液的流变性研究结果表明，所有乳液均为膨胀 性流体，且乳液的粘度随着VTES 含量的增加而降低。 将所制得的各乳液于室温成膜，得到了不同 VTES 含量的乳胶膜。FTIR 光谱 研究表明，含VTES 的乳胶膜存在Si-O-Si 的伸缩振动峰，表明含VTES 的乳液成 膜后发生了自交联。将不同VTES 的乳胶膜用THF 进行连续 24 小时抽提，以残留 物与抽提前乳胶膜样品的质量比作为交联度的定义，对不同VTES 含量的乳胶膜的 交联度进行了研究，结果如Tab 1 所示。 Tab 1 所示的实验结果表明，同不含VTES 的乳胶膜相比，含VTES 的乳胶膜 具有交联结构，这是由于VTES 中的乙氧基发生了水解交联所致。而且，随着VTES 含量的增加，乳胶膜的交联度有较大程度的提高，表明有更多的VTES 分子参与交 联。 Tab 1 crosslinking degree of copolymer films with different VTPS content VTES (wt %) 0 2 4 6 8 Dc 3.9 37.7 48.1 79.0 62.1 同时，我们对不同VTES 含量的乳胶膜的耐水性进行了研究，其结果如Fig 1 所示。从Fig 1 可以看出，随着VTES 引入，乳胶膜的吸水率有大大的降低，且吸 水率随着VTES 含量的增加而减少。结果表明较低含量的 VTES 可以很好的提高乳 胶膜的耐水性，这是由于硅氧烷VTES 的低表面张力和乳胶膜的交联结构的共同作 用结果。 9 8 7 ) % 6 ( n o i t 5 p r o s 4 b a r 3 e t a