硅丙乳液聚合稳定性能研究：乳液配方的影响.pdf

孙中新李继航潘青李毅剌继宪丁文光(齐鲁石化公司研究院255400)

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摘要：有机硅改性丙烯酸乳液是制备超耐候性建筑外墙涂料的理想基料。硅丙乳胶漆具
有优异的耐候性能、耐水性、耐碱性、耐沾污、耐擦洗等性能。聚合稳定性是考核乳液聚台反应
的重要指标，试验证明，引发剂、乳化剂、单体组成及其配比均对硅丙轧液聚合稳定性存在影
响。

1前盲较大，接近于离子键，si—O键离解能高达
443．5KJ／real，从而赋予它耐热、抗氧化、耐辐
随着环保法规的强化和人们环保意识
射等特性。而si—c键中的si很难形成s
的增强，水性涂料正逐步取代传统的溶剂型
杂化轨道，因而难以形成Si：C键，所以Si—
涂料，这不仅可以减少对环境的污染，改善
c—H键比c—H键稳定。其次聚硅氧烷分子
操作和施工环境，而且可以节约大量资源。
呈螺旋状结构，甲基向外排列并绕si—O键
水性涂料最成功的应用领域是建筑涂料，据
旋转，分子体积大，内聚力密度低，从而带来
报道，1997年世界涂料产量约为1200万t，
憎水、耐沾污、消泡等性能。
其中建筑涂料占到涂料总产量的50％，达
利用有机硅烷的上述特性，用自制的带
6C0万t，其水性化比例达到70％以上。
乙烯基的聚硅氧烷单体与(甲基)丙烯酸酯
硅丙乳液是利用核一壳乳液聚合技术，
类单体通过核一壳乳液聚合技术，制得有机
将带有乙烯基团的有机聚硅氧烷大分子与
硅改性的丙烯酸乳液。
丙烯酸酯类单体共聚而制得的，是制各超耐
2．2襄液性能测试
候性建筑外墙涂料的理想基料，它在提高乳
2．2．1凝胶率
胶漆的耐候性能的同时，极大地改善漆膜的
乳液聚合完成后，用l00目铜丝网过滤
耐沾污性能、疏水性、耐水性、耐碱性、耐擦
乳液，滤渣用水仔细洗涤后，烘干至恒重，称
洗等性能。
其质量为Wl，聚合用单体的总质量为，则
聚合稳定性是乳液聚合的重要考察指
标，本文探讨了在硅丙乳液聚合过程中，乳凝胶率：_!×100％
液组成及配方对聚合稳定性的影响，文中聚W
合稳定性以凝胶率指标考核。
2．2．2其它分析方法
2试验部分其它分析方法采用国家有关标准或相
关文献提供的方法⋯。
2．1改性原理
有机硅化合物中以Si一0键结构为主
3结果与讨论
链，硅和氧的电负性(Si：1．74；0：3．50)相差

2000年第1期上海涂料7

3．1引发剂用量对树脂及漆膜性能的影响乳化剂用量直接影响聚合过程的稳定
引发剂在乳液聚合体系中，对粒子成核性。乳化剂用量太小，胶束不足以包容全部
有较大影响。文献报道叫，具有表面活性的引单体，大量单体以液浦的形式分散在体系
发剂具有较高的引发效率．粒子成核机理主中，聚合过程中树脂相互粘连，造成凝胶物
要是胶束机理，粒子长大过程发生在胶束过多或反应釜壁挂胶；提高乳化剂用量．可
中，而且粒子稳定性好。过硫酸盐具有很好以提高乳液聚合稳定性和机械稳定性，但乳
的表面活性，易于分离出SO4·(R·)．产生化剂用量太大．反应过于激烈，反应回流量
自由基团引发反应。本试验采用过硫酸铵作明显增大，聚合过程难以控制，容易冲料。
引发剂．并对引发剂用量进行了考察，试验乳化剂用量增加，胶束数目增加，成核
结果见图1。粒子数增加，故乳胶粒子变小。乳化剂用量
达到一定值后，粒径与乳化剂用量的依赖关
：系减小并逐渐趋于平衡。
j6／3．3软／硬单体比例对乳液聚合稳定性及
／树脂性能的影响
i／硬单体可以赋予涂层较高的使用硬度

．—。．．和一定的光泽，同时使涂层耐擦洗。软单体
O
赋予涂层一定的柔韧性，从而使聚合物在低
圈1引发捐■对乳液聚合穗定性的影响温下有较好的使用性。软／硬单体比例对聚
合稳定性能的影响见图2。
图1表明，随着聚合体系中引发剂用量
试验表明，随着树脂中硬单体台量的增
的增加，聚合过程凝胶率上升，主要原因可
加，树脂的化学介质稳定性、漆膜光泽及硬
能是体系中引发荆台量增加，反应变得较为
度提高；但如果硬单体台量太高，将使聚合
剧烈。
物自身的内聚力增大，聚合稳定性变差，凝
3．2乳化剂用量对乳液聚合稳定性及其它
胶率上升．涂层附着力下降，树脂及涂料不
性能的影响
能形成连续膜，耐水性变差。适当台量的敬
乳化荆组成及用量对乳液聚合反应的
单体有利于提高涂层的附着力和柔韧性。当
稳定性及其它性能有较大影响。试验选用
软单体含量过大时，涂层表面发牯，耐沾污
由一种阴离子乳化剂和两种非离子乳化剂
性能下降，不能作为涂料使用。
组成的复合乳化剂，并考察了乳化剂用量对
乳液聚合稳定性能的影响，试验结果见表
j
裹1乳化荆用■考寨裹￡

2354
较，硬单体比爿

圈2软／硬单体比倒对乳液聚台穗定性魅的影响

3．4
有机聚硅氧烷分子是以Si—O键为主
链、支链为甲基的大分子结构，将其引入丙
烯酸