有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯細(xì)乳液的制備工藝研究.pdf

1、有機(jī)硅改性丙烯酸酯聚合物兼具有聚丙烯酸酯的耐候性、成膜性、優(yōu)異的力學(xué)性能和有機(jī)硅的耐水性、耐高低溫性、透氣性，因而受到廣泛關(guān)注。在本研究中，以甲基丙烯酸甲酯(MMA)與丙烯酸正丁酯(BA)為丙烯酸酯共聚單體，以3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MEMO)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)為功能性有機(jī)硅單體，采用細(xì)乳液聚合法，制備有機(jī)硅改性聚丙烯酸酯細(xì)乳液。通過考察不同制備工藝對(duì)硅丙細(xì)乳液的穩(wěn)定性、粒徑大小及其分布等的影響，制備得了高硅含

2、量、高固含量、高穩(wěn)定性、小粒徑窄分布的硅丙細(xì)乳液。
　　MEMO與MTMS占總單體質(zhì)量的30.61wt％，價(jià)格較便宜的MTMS占26.57wt％，在提高有機(jī)硅含量的同時(shí)還能保持較低的原料成本。通過研究引發(fā)劑用量、乳化劑配比、穩(wěn)定劑種類與用量、單體與水質(zhì)量比等對(duì)細(xì)乳液聚合各性能指標(biāo)的影響，優(yōu)化了該體系硅丙細(xì)乳液聚合的基本配方和工藝。優(yōu)化過程中發(fā)現(xiàn)在較高硅含量情況下提高固含量會(huì)對(duì)細(xì)乳液穩(wěn)定性、粒徑及其分布產(chǎn)生影響。為了提高硅丙細(xì)乳液的

3、穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了兩種不同的硅丙低聚物，其分子量較小，可作為共穩(wěn)定劑添加到細(xì)乳液聚合體系中，提高細(xì)乳液的穩(wěn)定性。另外其分子鏈段具有與硅丙細(xì)乳液聚合單體體系相似的結(jié)構(gòu)，可提高有機(jī)硅組分與丙烯酸酯組分的相容性，分子鏈段上還有可水解縮合的硅氧烷基團(tuán)，可與有機(jī)硅組分產(chǎn)生化學(xué)鍵上的鏈接。
　　通過催化鏈轉(zhuǎn)移聚合法制備得的硅丙低聚物(CCTP-P)，末端含有不飽和雙鍵，除了起到上述作用，還能與活性單體發(fā)生自由基聚合。將CCTP-P應(yīng)用于以CA作穩(wěn)

4、定劑的細(xì)乳液聚合體系，能將硅丙細(xì)乳液的粒徑降低至88nm，粒徑分布(PDI)減小到0.213。在以HD作穩(wěn)定劑的細(xì)乳液聚合體系中，CCTP-P的添加對(duì)硅丙細(xì)乳液的粒徑影響不大，粒徑分布稍微下降，但對(duì)細(xì)乳液的穩(wěn)定性產(chǎn)生了不良的影響。
　　將通過反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合制備得低分子量窄分布的硅丙共聚物(ATRP-P)應(yīng)用于以HD作穩(wěn)定劑的硅丙細(xì)乳液中，與CCTP-P相比，ATRP-P在減少有機(jī)揮發(fā)性的HD的用量的時(shí)候，能較好地保持細(xì)乳液

5、的穩(wěn)定性。而且將不同硅氧烷含量的ATRP-P添加到硅丙細(xì)乳液體系中發(fā)現(xiàn)，隨著ATRP-P中硅氧烷組分含量的增加，制得的硅丙細(xì)乳液的粒徑更小，粒徑分布更窄，穩(wěn)定性方面也體現(xiàn)出較好的效果。同時(shí)該共穩(wěn)定劑的用量存在一個(gè)最佳值1wt％(HD僅為1wt％)，由此最終得出對(duì)于該硅丙細(xì)乳液聚合體系較合適的配方組合。該配方中，單體與水的質(zhì)量比為9∶11（固含量約45％），有機(jī)硅單體含量高至30.61wt％。制備得的硅丙細(xì)乳液粒徑能低至62nm，粒徑分布

6、僅為0.081，細(xì)乳液放置30天以上仍然穩(wěn)定，并且通過了對(duì)其稀釋穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性等穩(wěn)定性測試。同時(shí)考察了該配方和工藝對(duì)不同有機(jī)硅單體的應(yīng)用性，如以甲基三乙氧基硅烷代替甲基三甲氧基硅烷，可通過調(diào)整水解乳化時(shí)間以提高適用性。在本研究的最后，對(duì)硅丙低聚物在單體細(xì)乳液中起到的穩(wěn)定作用做了初步探究。在以CA作穩(wěn)定劑的細(xì)乳液體系中，共穩(wěn)定劑ATRP-P的添加可以有效降低單體細(xì)乳液的粒徑及其分布，提高其靜置穩(wěn)定性，隨著ATRP-P中硅氧烷含量的增大