硅氧烷偶联剂VTES及含氟丙烯酸酯G04改性苯丙乳液的合成及性能研究

硅氧烷偶联剂VTES及含氟丙烯酸酯G04改性苯丙乳液的合

成及性能研究

赵佳树;魏刚;乔宁

【摘要】A modified styrene -acrylate emulsion which can be used at high temperature to impart anti-corrosion resistance has been prepared using triethoxyvinylsilane (VTES) and dodecafluoroheptyl methacrylate (G04). Using methacrylate, butyl aery late, styrene, acrylic acid, VTES and G04 as co-monomers, a stable fluorosiloxane modified styrene - acrylate emulsion was synthesized by a semi-continuous polymerization process. FT-IR spectroscopy was used to characterize the copolymer, and the effects of varying the amounts of VTES and C04 on the water absorption , attachment strength, high temperature performance and anti-corrosion performance of the modified emulsion films were studied. The results showed that the modified emulsion film had excellent mechanical and

anti-corrosion properties below 120℃, and the water absorption of the film was reduced to 5% when the amounts of VTES and C04 were 5% and 18% , respectively, of the total amount of co-monomers. Besides, when the amount of alcohol was 5% , the self-condensation of VTES can be inhibited, and the hardness of the emulsion film was improved to 2H with a 3% amount of AA.%为提高苯丙乳液的耐热防腐性能,利用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)对传统苯丙乳液进行改性.采用半连续乳液聚合工艺,通过甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸与VTES和G04的接枝共聚反应,合成了稳定的有机硅氟改性苯丙乳液.通过红外光谱对共聚产物进行了结构表

征,并考察了VTES和G04含量对改性乳液涂膜吸水率、附着力、耐高温、耐蚀等性能的影响.结果表明,当单体中VTES和G04的质量分数分别为5％和18％时,改性乳液涂膜吸水率降至5％以下,涂膜机械性能和耐蚀性能良好,且在120℃下不发粘、无起皮鼓泡等变化.此外,当乙醇添加量为5％时,可有效抑制VTES自身缩聚；当引入适量丙烯酸时,乳液涂膜铅笔硬度可提升至2H.

【期刊名称】《北京化工大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2012(039)004

【总页数】5页(P47-51)

【关键词】苯丙乳液;乙烯基三乙氧基硅烷;甲基丙烯酸十二氟庚酯;水性涂料;耐高温;防腐蚀

【作者】赵佳树;魏刚;乔宁

【作者单位】北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029;北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029;北京化工大学材料科学与工程学院化工资源有效利用国家重点实验室,北京100029

【正文语种】中文

【中图分类】TQ630.7

苯丙乳液作为一种在水性涂料中起成膜作用的组分，因其优异的机械性能、良好的成膜性以及具有竞争性的成本优势，已被广泛用于建筑涂料和地坪涂料。然而，苯丙乳液中高分子长链多为无交联的线性结构，使得其涂膜耐水性、耐介质性和耐热性等性能较差。因此，传统苯丙乳液必需经过改性才能在防腐涂料领域进行应用。

苯丙乳液改性的方法主要有物理共混法和化学接枝法两种。其中，物理共混法工艺较为简单，通过物理混拼可以提高乳液的粘结性能［1］。但这种简单的物理混拼无法使两种乳液间产生化学键的作用，易发生分离，不宜应用在防腐涂料领域。而化学接枝得到的改性苯丙乳液，粒子尺寸小，稳定性优异，可提高乳液涂膜对基体的防护性能，具有广阔的开发前景。许奕祥等［2］通过在苯丙乳液中引入磷酸酯单体与乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)，提高了功能性苯丙乳液涂膜对金属基材的附着力，并使金属基材表面形成一层致密的磷化膜，其防锈性能优于自制传统苯丙乳液和进口低温固化苯丙乳液。奚丽萍等［3］选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷(KH-578)和γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷 (KH-902)三种硅烷偶联剂分别对苯丙乳液进行改性，结果表明KH-578改性苯丙乳液的防腐性能最佳。郭文录等［4］通过考察乳化剂、引发剂、环氧树脂、功能单体用量等条件对改性苯丙乳液性能的影响，制备了一种耐水性和耐碱性明显高于传统苯丙乳液的环氧改性苯丙乳液。

目前对常温防腐用改性苯丙乳液已进行了广泛的研究，但对于耐热防腐涂料用改性苯丙乳液的研究鲜见报道。本文采用半连续乳液聚合工艺，在苯丙高分子长链中引入乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)和甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)。通过红外光谱对改性乳液涂膜的化学结构进行了分析，并考察了VTES和G04含量以及VTES缩聚抑制剂、羧基单体添加量对改性乳液涂膜性能的影响，确定了最佳的单体配比及添加剂的比例。

1.1 实验原料和仪器

甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、三乙醇胺，分析纯，天津市福晨化学试剂厂;丙烯酸(AA)，化学纯，汕头市西陇化工厂有限公司;乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)，分析纯，天津市化学试剂研究所;甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)，分析纯，哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司;过硫酸钾，分析纯，北京化工厂。