有机硅改性苯丙乳液的制备及其性能研究

有机硅改性苯丙乳液的制备及其性能研究

与我们所学苯丙乳液的制备的比较和讨论

我们所做实验是以苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯为原料来合成苯丙乳液；而我所介绍的实验是以苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸丁酯和乙烯基三乙氧基硅烷为原料合成有机改性苯丙乳液。以这两个实验作对比，讨论聚合工艺、聚合温度、乙烯基三乙氧基硅烷的加入量和加入方式、乳化剂用量和配比对乳液综合性能的影响。

苯乙烯/丙烯酸酯共聚乳液广泛用作建筑涂料、地面涂料、金属表面涂料、粘合剂和胶粘剂等。由于自身化学性质的影响，其涂膜的耐水性、耐候性、抗老化、拉伸强度等存在一定缺陷，使其应用受到一定得限制。有机硅具有优良的防水、耐高低温、耐紫外线和红外辐射、耐氧化降解等性能。有机硅改性苯丙乳液产生三维网状交联结构，可明显提高涂层的耐候性、耐水性、保光性、弹性和耐久性等，作为性能优越的建筑内外墙涂料及木器漆的基料受到人们的青睐，应用前景十分广阔。

一、硅苯丙共聚乳液的合成的聚合工艺

预乳化法——即先用复合乳化剂形成预乳化液，再把乙烯基三乙氧基硅烷（DB-151）混入剩余的预乳化液中；滴加单体法——将DB-151混入剩余的混合单体中；后加有机硅单体法——同样采用滴加单体法，

但DB-151是在其它单体滴完后再加入。

二、乳液的性能测试及结构表征

分别测定固含量、吸水率、钙离子稳定性、冻融稳定性、稀释稳定性、贮存稳定性、黏度、单体转化率、红外光谱（IR）分析以及X 射线衍射（XRD）分析等来检验其各种性能和结构。

结果与讨论

⑴聚合工艺对乳液主要性能指标的影响

表一看出，采用聚合工艺1、2时，乳液是我性能优于采用聚合工艺3时的性能。

⑵反应温度对乳液性能的影响

反应温度对引发剂的引发效率、聚合速率、聚合物的摩尔质量影响较大。温度过高，引发剂速率快，聚合反应男与控制，会导致乳液爆聚，从而破坏乳液的稳定性；温度太低，则反应速度太慢。

表2采取聚合工艺2进行实验。

表2可知，随着反应温度的升高，单体的转化率和凝胶量都在增加。其原因在于当温度较低时，分子内能低，分子运动缓慢，反应速度很慢，单体的转化率较低。随着温度的升高，分子内能大，分子碰撞激烈，反应速率加快，但乳胶粒之间的碰撞机率也增加，所以乳液的稳定性下降；同时，温度升高时，乳胶粒表面的水化层减薄。这也会导致乳液的稳定性下降。所以实验的反应温度选择在75~80℃。

最终结论

以丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、乙烯基三乙氧基硅烷为原料合成有机硅改性苯丙乳液的较佳工艺条件为：采用预乳化法，复合乳化剂[m(OP-10：m(SDS)=5:1~2:1)]的质量分数为3%~5%，乙烯基三乙氧基硅烷的质量分数为2%~6%，聚合温度为75~80℃。在此条件呵呵产能的乳液的稀释稳定性、冻融稳定性、钙离子稳定

性、贮存稳定性好，与普通的苯丙乳液相比，乳胶膜的吸水率明显降低。

相关文献：

高献英，田秋平，李中华，龙光斗《有机硅材料》2007年第5期，华中师范大学化学学院，武汉430079“有机硅改性苯丙乳液的制备及其性能研究”。

四种自由基聚合方法的比较：