聚(丙烯酸酯-硅氧烷)杂化乳胶粒子的制备及性能

采用半连续-核壳乳液聚合技术制备了硬核-软壳且直链型双乙烯基封端的聚硅氧烷(VPS)沿半径方向非均匀分布的聚(丙烯酸酯-硅氧烷)杂化乳胶粒子。通过TEM、粒径分析、DSC、正置金相显微镜、EDS、ATR-FTIR、接触角(CA)等对杂化乳胶粒子及其膜的组成、结构和性能进行了表征与测试。结果表明:杂化乳胶粒子呈核壳结构,随壳层VPS含量增加,其平均粒径由119.4 nm增大到138.4 nm;VPS可迁移、富集到乳胶膜表面形成尺寸约1μm的VPS相,VPS含量增加和退火处理可提高杂化乳胶膜表面VPS的富集程度和相畴尺寸;杂化乳胶膜双重玻璃化转变的微相分离结构及VPS相畴的形成使其抗黏连性、柔韧性和硬度均得到提高,水接触角由61°提高到104°,疏水性显著增强,吸水率明显降低。

Pickering乳液聚合法原位制备杂化乳胶粒子

有机-无机杂化乳胶粒子在涂料、电子、催化和医疗等领域具有广泛的用途。Pickering乳液聚合由固体粒子作为稳定剂稳定两相界面,不需要使用表面活性剂,可以用来制备有机-无机杂化乳胶粒子。本研究使用溶胶凝胶法制备了二氧化硅纳米粒子,并将其用作Pickering乳液聚合的稳定剂,制备有机-无机杂化乳胶粒子。将二氧化硅粒子分别以粉末体系和溶胶体系引入到无皂乳液聚合反应中,系统探讨了单体和引发剂类型、体系pH值等实验条件对杂化乳胶粒子形貌的影响。反应单体与水之间的界面张力对二氧化硅粒子的吸附具有明显影响,较大的界面张力更容易促进二氧化硅粒子在聚合物乳胶粒表面的吸附。本研究结果对于厘清Pickering乳液聚合机理以及无机粒子在两相界面上的吸附机制具有重要价值。

二氧化硅/聚丙烯酸酯杂化乳胶在外墙涂料中的应用

以二氧化硅为无机组分,甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯为主单体,选择合适的聚合工艺和配方,通过种子乳液半连续法合成二氧化硅/聚丙烯酸酯杂化乳胶,并应用于外墙涂料中,考察其基础性能。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)及透射电子显微镜(TEM)分析表明二氧化硅成功与聚丙烯酸酯复合,形成以二氧化硅为核,聚丙烯酸酯为壳的杂化乳胶。制备的杂化乳胶与纯聚丙烯酸酯乳胶同时应用于外墙涂料中,通过接触角测试(OCA)分析表明:杂化乳胶制备的涂层亲水性更强,水接触角为82°,纯丙配方水接触角为97°;参照外墙涂料标准GB/T 9755—2014,杂化乳胶制备的涂料耐沾污性为7%,相比纯丙乳胶的14%有极大的提升,同时涂料的其他性能,如耐水性、耐碱性、耐洗刷性等均未出现异常劣化。