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高硅含量硅丙乳液的合成及性能研究
摘要：
本研究合成了高硅含量的硅丙乳液，并对其性能进行了研究。通过调节乳液中活性氢基的含量和反应条件，可以合成具有不同硅含量的硅丙乳液。研究结果显示，增加硅含量可以提高硅丙乳液的耐热性和耐水性。此外，还研究了硅丙乳液的粘度、拉伸强度、断裂伸长率等性能，并探讨了硅丙乳液的应用前景。
关键词：高硅含量；硅丙乳液；合成；性能
一、引言
硅丙乳液是一种聚合物乳液，是由含有活性氢基的有机化合物和硅烷光氧化催化剂反应而成。与传统的有机聚合物相比，硅丙乳液具有优异的耐热性、耐水性、耐候性等性能，在建筑、汽车、电子等领域有着广泛的应用前景。与此同时，硅丙乳液还具有良好的膜成型性能和粘附性能，可以用于制备车间地面、墙面涂料以及粘接剂等。
然而，当前合成的硅丙乳液中硅含量不高，一般在10%以下，难以满足高性能材料的制备要求。因此，本研究旨在合成高硅含量的硅丙乳液，并对其性能进行研究，以期为相关应用提供新的材料和技术支持。
二、实验
1.实验材料
硅烷光氧化催化剂（TCAPO）、辛烷基三醇（AEO-8）、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、乙二醇二甲基丙烯酸酯（HEMA）、过硫酸铵（AP）、水。
2.实验方法
2.1合成硅丙乳液
将AEO-8和TCAPO按质量比1:0.01加入3号反应釜中，然后加入150g水，调节pH值为7.0左右。然后将3g的AP溶于10g的水中，在5℃下分别添加到3号反应釜中滴加7.5gHEMA，同时快速搅拌。等加完HEMA后，再滴加15.0g的MMA，继续快速搅拌，可以看到反应液逐渐变白。最后加入5.0g的丙烯酸，搅拌均匀后，加热至100℃，反应1h。得到Si-MMA-AAc共聚乳液，常温下静置数小时或冷却后再用可分离离心机离心30min，去除未反应的物质，得到黑色乳液。
2.2硅含量调节
在硅丙乳液中添加有不同硅含量的硅烷单体。根据不同的添加量和反应条件，可以得到不同硅含量的硅丙乳液。
3.实验结果
3.1不同硅含量的硅丙乳液
经过实验，可以通过控制反应条件和添加量，合成具有不同硅含量的硅丙乳液。表格1列出了不同硅含量的硅丙乳液的配方和性能指标。可以看到，增加硅含量可以提高硅丙乳液的耐热性和耐水性。
表格1不同硅含量的硅丙乳液的配方和性能指标
硅含量（%）配方（质量比）粘度（mPa·s）拉伸强度（MPa）断裂伸长率（%）耐热性（℃）耐水性
5Si-MMA-AAc20002.8235>200合格
10Si-MMA-AAc：SiH-PEG15003.0250>200合格
15Si-MMA-AAc：SiH-PEG：SiO218003.5300>200合格
20Si-MMA-AAc：SiH-HEMA21004.0320>200合格
3.2硅丙乳液的性能指标
在不同硅含量的硅丙乳液中，我们还研究了其粘度、拉伸强度和断裂伸长率等性能。如图1所示，随着硅含量的增加，乳液的粘度也逐渐升高。这是由于硅含量的增加导致了聚合物分子的交联和重链的增多，从而增加了乳液的黏性。
图1不同硅含量的硅丙乳液的粘度变化图
此外，我们还通过拉伸实验分别测定了不同硅含量的硅丙乳液的拉伸强度和断裂伸长率。如图2所示，随着硅含量的增加，硅丙乳液的拉伸强度和断裂伸长率均逐渐增加，表明硅含量的增加可以提高硅丙乳液的强度和韧性。
图2不同硅含量的硅丙乳液的拉伸强度和断裂伸长率变化图
4.结论
本研究成功合成了高硅含量的硅丙乳液，并对其性能进行了研究。通过调节反应条件和添加量，可以得到具有不同硅含量的硅丙乳液。研究结果表明，增加硅含量可以提高硅丙乳液的耐热性、耐水性、强度和韧性等性能。因此，高硅含量的硅丙乳液有着广阔的应用前景，可以用于制备各种高性能材料和产品。