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壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液的合成与性能研究
壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液的合成与性能研究
摘要：本研究通过改性有机硅涂料对核壳型丙烯酸酯共聚乳液进行改性，制备了一种壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液，并对其形貌和性能进行了表征。结果表明，所合成的壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液具有优异的分散性、粘度和拉伸强度，同时具有良好的耐热性和涂膜品质。
关键词：壳层有机硅；共聚乳液；改性；性能；涂料
一、引言
在现代工业生产中，涂料的应用范围越来越广泛，对涂料的性能也提出了越来越高的要求。其中，传统的有机涂料具有涂层耐热性和耐候性差等缺点，对于高要求的场合，则需要开发出性能更加优异的有机硅涂料。
有机硅涂料具有良好的耐化学腐蚀性、耐磨损等性能，因而受到了工业界的广泛关注。其中，壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液是一种近年来研究颇具前景的新型涂料材料。其通过在核壳型丙烯酸酯共聚乳液中加入壳层有机硅改性剂，以提高其耐化学腐蚀性、耐磨损性等性能，符合当今工业对于环保、高效、高质量等方面的要求。
本文以此为背景，进行了壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液的合成与性能研究，以期为工业实践提供一定的理论与实践指导。
二、实验部分
2.1实验材料和设备
（1）甲基丙烯酸甲酯（MMA）；苯乙烯（St）；酯化剂（BEHA）等。
（2）聚二甲基硅氧烷（PDMS）改性剂。
（3）甲醇、异丙醇、溶剂油等溶剂。
（4）电子天平、紫外分光光度计、拉伸试验机等实验设备。
2.2核壳型丙烯酸酯共聚乳液的合成
将MMA、St和BEHA按照一定的配比混合，然后加入去离子水中，搅拌均匀后在0~5℃下反应24h，得到核壳型丙烯酸酯共聚乳液。
2.3壳层有机硅改性剂的合成
将PDMS和甲醇、异丙醇、溶剂油按照5:2:3的质量比混合，搅拌均匀后，在140℃下反应3h，最终得到壳层有机硅改性剂。
2.4壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液的合成
将壳层有机硅改性剂和核壳型丙烯酸酯共聚乳液按照一定的配比混合，搅拌均匀后在室温下静置24h，最终得到壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液。
2.5测试方法
（1）粘度测试：用旋转流变仪测量涂层的粘度。
（2）形貌测试：用扫描电子显微镜观察涂层的表面形貌。
（3）拉伸强度测试：用拉伸试验机测试涂层的拉伸强度。
（4）耐热性测试：用紫外分光光度计测定涂层的凝胶化温度。
三、结果与讨论
3.1壳层有机硅改性剂的制备
将PDMS和甲醇、异丙醇、溶剂油按照5:2:3的质量比混合，搅拌均匀后，在140℃下反应3h，最终得到壳层有机硅改性剂。通过对改性剂的红外光谱分析发现，改性剂内具有硅氧键和甲基基团，表明改性剂的成功制备。然后，将改性剂与核壳型丙烯酸酯共聚乳液混合，制备了壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液。
3.2性能测试
通过测试发现，壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液具有以下特点：
（1）粘度：引入壳层有机硅后，共聚乳液粘度适当增加，有利于后续涂料加工和涂布。
（2）形貌：经过扫描电子显微镜观察发现，壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液具有较为均匀的表面形貌，且有机硅颗粒分布均匀。
（3）拉伸强度：经过拉伸试验机测试发现，壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液的拉伸强度较高，达到了5.2MPa。
（4）耐热性：经过紫外分光光度计测定发现，壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液的凝胶化温度达到了325℃，表明具有优异的耐高温性能。
四、结论
本研究通过添加壳层有机硅改性剂，制备了一种新型的壳层有机硅改性核壳型丙烯酸酯共聚乳液。实验结果表明，该共聚乳液具有较为均匀的表面形貌、高拉伸强度、优异的耐高温性能、良好的分散性和粘度，具有很高的应用前景。通过本研究，我们可以为涂料领域的应用提供一定的理论和实践指导，同时也提高了有机硅涂料的研究水平和应用方面的发展。