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有机硅改性无皂丙烯酸酯类水分散体的合成技术及其产业化实践 青相硅改n生无皂丙烯酸酯类 水分散傩的舍成技市及其产业化实践 上海中南建筑材料公司 范振天钱素平苏岭楠王大期 摘要：本文介绍了以特殊结构的纳米无机体材料为骨架，采用无皂工艺合成的以有机硅材料进行改 性的具有LIPN结构的丙烯酸酯类水分散体的性能及其产业化实践的情况，并对以该水分散体开发的水 性木器涂料的性能作了对比介绍。 实践表明，以该丙烯酸水分散体开发的水性木器涂料较好地解决了目前水性木器涂料在硬度、光泽 度、丰满度、回粘温度等方面不如溶剂型涂料的弱点，且该分散体的合成工艺独特、成本低廉，利于产业化 和下游厂家开发使用。 本文最后对该产品的推广及与涂料企业合作开发水性木器涂料产品的思路及前景作了介绍。 关键词：无皂技术、有机硅、纳米材料、LIPN结构、丙烯酸酯、水分散体、乳液 O引言 水性木器漆是目前市场上的一个研究开发的热点产品，从2007年开始，欧盟将全面提升标准，限制 使用溶剂性漆的事件成为业界热议话题。这种全球化的环保趋势，必然也将对我国的政策制定以及产品 销售趋势产生重大影响。 月1日起，欧盟将实行新的voc(挥发性有机物)含量限制标准，进一步大幅度降低涂料中VOC值，每升 上述指标，这也就意味着，在欧盟，家装已经成了水性漆的天下。 对此，使用水性漆是环保全球化的大势所趋，我国也正在通过逐步提高环保检测标准，来限制漆类产 品的高排放量。 与溶剂型木器漆相比，其最大的优势是低VOC排放，这极大地符合国家、公众对环保健康及节约能 资源的要求，但是由于水性木器漆的成膜机理与溶剂型的连续性成膜不同，因而目前开发的水性木器漆 在漆膜的丰满度、硬度、耐磨性、抗回粘温度、光泽度、耐化学品性等物理化学性能方面逊色于溶剂型品 种。 我们在综合各种目前的水性树脂品种的优缺点基础上，利用有机硅改性无皂合成技术，结合纳米无 机材料，采用核壳嵌段及后交联技术，合成了性能基本达到溶剂型木器树脂性能的低成本丙烯酸酯类水 分散树脂。用该树脂调配的木器涂料在物理化学性能上达到了溶剂型木器涂料的性能。 1实验部分 原材料：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、有机硅单体(硅氧烷)、过硫酸铵、表 面经特殊修饰的无机纳米材料XI、后交联剂等。 本合成工艺采取种子核壳聚合及聚合物分段嵌合的合成方法，为使所合成的聚合物水分散体适合木 器表面的使用，我们采取了不使用任何类型乳化剂的真正无皂聚合工艺。 种子阶段：将一定比例的水、苯乙烯ST、丙烯酸丁酯BA、稳定剂、过硫酸铵在一定pH值条件下混合 加热，数分钟后加入纳米材料Ⅺ，继续加热数分钟后将硅氧烷加入，数分钟后完成了种子的合成。 一130— 有机硅改性无皂丙烯酸酯类水分散体的合成技术及其产业化实践 分段嵌台阶段：本合成工艺采用两段嵌段，两段滴加的单体都是苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和 甲基丙烯酸甲酯，不同之处在于两段单体的混合比例不同，第一段以软单体为主，希望能使聚合物有足够 的韧性，而第二段以硬单体为主，增加漆膜的硬度，同时提高苯乙烯的比例，增加潦膜的光泽度．同时第二 段滴加时加人了辅助交联剂，通过后空联来提高聚合物的整体性能。整个台成过程待单体残余降至最低 后过滤出科。 2合成机理探讨 1)无皂合成工艺 通常为使水性木器潦膜曲物理性能尽可能达到类似溶剂漆的要求，特别是耐水性、耐溶剂性的要求， 合成树脂往往尽量减少乳化剂的使用量，或者使用反应型乳化剂以减少其在漆膜中的残留．但往往这样 做的效果亦不尽人意，而且由于乳化剂的存在，为避免产生相窖性问题，调漆时选择助荆非常困难。 我们采用表面经特殊处理的无机纳米材料米参与聚合物单体的聚合，这种纳米材料具有双亲特性， 同乳化剂类似，其表面既亲水又亲油，单体进人水相后会在纳米材料表面聚集，在引发剂的作用开始聚 合。有别于传统的乳化胺束内聚合机理，本合成工艺使单体在纳米材料的表面进行界面聚合，聚合物长链 是生长在无机材料表面的。 2)特殊的聚合物颗粒形态 传统的丙烯酸酯乳胶粒由于在乳化荆腔束内聚合，最后形成的乳腔粒呈现均匀的球形，这种球形乳 胺粒依靠成膜助剂的溶解作用．使其边缘变形、相互接触后融合连在一起井随着水分的蒸发而戚膜，其成 膜后的潦膜缺陷较多，因而作为木器潦存在一系列不容易