硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的制备及其性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)水解缩合后形成的硅溶胶代替商用硅溶胶,采用乳液聚合法合成了硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液.研究了TEOS水解pH值、乳液聚合温度、TEOS用量(质量分数)等因素对复合乳液性能的影响,并用傅里叶红外光谱(FTIR)仪和透射电子显微镜(TEM)对复合乳液微观结构进行分析.结果表明:最佳TEOS水解pH值为5.7～6.5,最佳乳液聚合温度为75℃;随着TEOS用量的增大,复合乳液的稳定性增强,乳液涂膜硬度也增大,但当TEOS用量过大时,复合乳液发生沉降,涂膜也发生开裂,故TEOS的最佳用量为9%～13%;TEOS在水中发生了水解缩合反应,复合乳液是SiO2和聚丙烯酸酯的复合物;TEOS水解缩合产生的SiO2可起到稳定剂的作用,因此乳液聚合过程中不添加其他稳定剂.

有机/无机复合浸渍液对杨木的改性处理

利用脲醛树脂/丙烯酸酯乳液/硅溶胶三元复合浸渍液制备复合木材,并与杨木素材为对照。采用红外光谱研究复合木材的组成变化,热分析研究其热稳定性的变化,并研究了复合木材的力学性能。结果表明,杨木中的功能基团与复合浸渍液中的脲醛树脂可发生键合作用,使改性木材的热稳定性及力学性能均有所提高。

硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的结构和性能研究

采用普通乳液聚合的方法,制备了硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液。通过透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和动态激光散射仪(DLS)等对复合乳液中乳胶粒子的结构进行表征,并对复合乳液的涂膜性能进行研究。结果表明,所制备的复合乳液粒子具有核-壳结构,其中核是纳米级的S iO2粒子,壳是聚丙烯酸酯。性能测试结果表明,核-壳结构的存在使得复合乳液的涂膜在硬度、附着力和化学稳定性等方面均优于纯丙乳液及硅溶胶/聚丙烯酸酯的共混乳液。

硅溶胶/含氟聚丙烯酸酯复合乳液的制备与表征

采用经典的St觟ber法在常温下制备纳米级硅溶胶,用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对其改性。在阴离子乳化剂和非离子乳化剂共同存在下,通过乳液聚合制备了硅溶胶/含氟聚丙烯酸酯复合乳液。表征了乳胶粒形貌,测试了共聚物组成及性能、乳液稳定性和乳胶膜性能。结果表明:乳胶粒有明显的核壳结构,乳液有良好的储存稳定性、稀释稳定性、高温和低温稳定性;硅溶胶/含氟聚丙烯酸酯复合乳胶膜吸水率达12.50%,对水的接触角为93.5°;复合物的热稳定性高于普通聚丙烯酸酯共聚物和含氟聚丙烯酸酯共聚物。

硅溶胶-纯丙复合乳液反射隔热涂料的制备及性能

研究了一种以硅溶胶和纯丙乳液为复合基料的反射隔热涂料。研究表明,基料中硅溶胶比例增加有助于提高涂膜的太阳光反射比和污染后的太阳光反射比,涂膜表面对水的接触角也逐渐增大。通过正交试验确定了混合基料的最佳方案:硅溶胶粒径为10~15 nm,硅溶胶与纯丙乳液的比例为5∶4,硅烷偶联剂的添加量为4%。研究了二氧化钛的种类和含量对涂膜反射隔热性能的影响,使用改性二氧化钛,相对于金红石型二氧化钛,涂膜的太阳光反射比、近红外反射比以及隔热温差有很大提高。此外,研究了辐射型填料的粒径和含量对涂膜半球发射率与隔热性能的影响,使用粒径为1.05μm辐射型填料,添加量为8%时,涂膜的半球发射率达到最大。最终制备出一种具有耐沾污、高热反射和辐射能力的无机-有机复合型反射隔热涂料。

偶联剂对聚丙烯酸酯/SiO_2杂合乳液的作用机理

采用硅烷偶联剂对硅溶胶进行改性,添加到聚丙烯酸酯乳液(PAE)中制备聚丙烯酸酯/SiO2杂合乳液(Si-PAE),研究了硅烷偶联剂的种类和添加量对涂膜性能的影响。结果发现,3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷(Z-6040)含有环氧基和甲氧基硅基团,在成膜过程中能分别与PAE链段上羧基(-COO-)和硅溶胶的硅醇(Si-OH)反应,形成Si-O-Si交联网络,提高了Si-PAE涂膜的交联密度;Z-6040的合适添加量为硅溶胶质量的4.0%;纳米粒径分析表明,Z-6040改性后的Si-PAE平均粒径减小,硅溶胶在Si-PAE乳液中分散更均匀;原子力显微镜(AFM)分析发现Si-PAE涂层结构平整致密;热重分析(TGA)曲线表明Si-PAE涂膜热稳定性较PAE高。

细乳液聚合制备改性硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液

常温下一步法制备改性硅溶胶,并通过细乳液聚合制备改性硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液。考查了温度对聚合速率和单体转化率的影响以及不同乳化剂含量下聚合过程中乳胶粒粒径的变化情况;测试了乳胶膜的吸水率,并用接触角法表征了乳胶膜的表面自由能。

储能自发光涂料的研制及性能

采用燃烧法制备了长余辉稀土发光材料SrA l2O4:Eu2+,Dy3+.以有机硅-硅溶胶改性丙烯酸树脂为基料,添加适当的发光粉及助剂研制出一种新型长余辉发光涂料,确定了该涂料的最佳配方,测定了发光涂料的各种性能,探讨了影响发光涂料性能的各种因素.

硅溶胶存在下的聚丙烯酸酯无皂乳液聚合

采用无皂乳液聚合法合成了粒径分布单一的硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液。讨论了硅溶胶对无皂乳液聚合成核过程、乳胶粒粒径及其分布、乳液稳定性的影响。结果表明,硅溶胶的加入减小了乳胶粒粒径,并且对乳液有稳定作用。通过透射电镜(TEM)对复合乳胶粒结构进行观察,表明乳胶粒具有两相复合结构。结合实验结果,提出了该体系无机有机两相复合机理,即无皂乳液聚合初期的聚丙烯酸酯初始微粒不稳定,易与硅溶胶粒子聚并。

聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料的制备与性能

用原位无皂乳液聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯/钠基蒙脱石(PMMA/MMT)、聚甲基丙烯酸甲酯/硅溶胶(PMMA/SiS)二元纳米复合材料,以及聚甲基丙烯酸甲酯/钠基蒙脱石/硅溶胶(PMMA/MMT/SiS)三元纳米复合材料。用凝胶液相色谱、小角X射线衍射、差热分析、热重分析以及拉伸测试探讨了纳米粒子种类、用量对聚合物组成、热稳定性和拉伸性能的影响。纳米粒子的加入使PMMA的分子量分布变宽。当纳米组分含量适当时,PMMA的热稳定性和拉伸强度得到增强,且三元纳米复合材料具有比二元纳米复合材料更好的热稳定性和更大的拉伸强度。

高硅溶胶含量复合乳液的研究

制备了高硅溶胶含量的硅溶胶/丙烯酸酯复合乳液,通过粒径大小及其分布和Zeta电位等的测试,研究了引发体系、硅溶胶含量对复合乳液体系的影响。结果表明,对于复合乳液聚合,氧化还原引发体系对乳液稳定性的影响远远优于热引发体系;当硅溶胶含量达到45%～50%时,体系的稳定性、黏度等最佳,粒径最小,粒径分布最窄,Zeta电位最大。

UV固化硅溶胶改性水性聚丙烯酸酯木器涂料的制备

用硅溶胶改性、紫外光固化构成的体系,弥补水性纯聚丙烯酸酯木器涂料力学性能不佳、硬度较低、固化速度较慢的缺陷。通过将具有环氧基团的KH-560硅溶胶引入带有活性羟基的水性聚丙烯酸酯乳液中,以提高水性聚丙烯酸酯膜的力学性能及附着力;进而通过调控功能性单体季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)的添加量制得紫外光固化硅溶胶改性水性聚丙烯酸酯木器涂料。研究了不同水性聚丙烯酸酯乳液配方对漆膜、涂膜固化速度及性能的影响。结果表明:硅溶胶含量为10%、PETA含量为12%时,制备的硅溶胶改性水性聚丙烯酸酯分散体具有良好的贮存稳定性,且90d内无沉淀分层现象,乳液有效粒径为250nm,固含量达到44.98%,紫外光固化涂膜玻璃化转变温度为21.78℃,拉伸强度为21.98MPa,断裂伸长率为31.5%,凝胶率为92.62%,漆膜紫外光固化时间10s,硬度达到3H,附着力达到1级。与传统水性纯聚丙烯酸酯体系相比,紫外光固化硅溶胶改性聚丙烯酸酯体系制得的漆膜力学性能优异,硬度较高,固化速度明显提高。

改性硅溶胶-苯丙乳液反射隔热涂层的制备及性能

采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)对碱性纳米硅溶胶进行接枝改性,将其与苯丙乳液复合制备了节能涂层成膜基料,再分别向成膜基料中加入金红石型钛铬黄及刚玉型铬绿颜浆,制备了两类彩色隔热节能涂层。考察了功能颜料种类及功能颜料掺入量对复合涂层节能性能的影响。结果表明,与未改性硅溶胶相比,KH560改性后硅溶胶的平均粒径由987.3 nm降低到72.3 nm,Zeta电位绝对值提高了29.7 mV,其在苯丙乳液中分散性提高。当钛铬黄、铬绿颜浆掺入量分别为成膜基料质量的20%和10%时,两种彩色涂层隔热性能达到最优,此时其太阳光反射比分别为0.633和0.484,红外发射率分别为0.91和0.89,试板背面平衡温度较空白试板分别降低6.6和4.8℃,同时兼具较好的力学性能及耐腐蚀性能。

复合外墙涂料的耐候性和耐沾污性研究

以改性纳米硅溶胶和苯丙乳液为基料辅以合适的颜填料和助剂制作成的有机无机复合外墙涂料性能优异。着重讨论了不同PVC涂料如何搭配改性纳米硅溶胶才能取得突出的耐候性和优异的耐沾污性。

助溶剂驱使溶胶-凝胶化SiO_2/聚丙烯酸酯复合涂层

采用助溶剂和硅烷偶联剂(Z-6040)对碱性硅溶胶进行复合改性后添加到聚丙烯酸酯乳液中制备SiO2/聚丙烯酸酯杂合乳液(Si/PAE),分别考查助溶剂的种类和用量对硅溶胶的溶胶-凝胶化(sol-gel)反应及复合涂层综合性能的影响,结果发现:异丙醇是合适的助溶剂,其最佳添加量为硅溶胶质量的10%。TEM测试和纳米粒径分析发现:助溶剂可以提高无机硅颗粒在杂合乳液中的分散能力,降低Si/PAE的平均粒径。傅里叶红外光谱(FT-IR)和原子力显微镜(AFM)分析说明:Si/PAE乳液在成膜过程中,助溶剂可驱使硅溶胶发生sol-gel反应,并在涂层表面富集含硅聚合物,Si/PAE的涂层结构平整且致密。TGA分析发现:Si/PAE涂层具有较好的热稳定性。