论文部分内容阅读
聚丙烯酸酯乳液不仅具有环保无污染、反应条件温和、原料来源广泛等,而且其乳胶膜的耐侯性好、透明性高、柔韧性好等优点。但是聚丙烯酸酯乳液也存在一些缺点,如其乳胶膜耐热性差,硬度低,难以满足高性能领域的要求。纳米二氧化硅可作为聚丙烯酸酯乳液的补强材料,能改善涂层的耐磨性、抗刮伤性、抗紫外性等性能。将二者复合形成兼顾有机和无机特性的复合材料成为目前研究的热点。本论文采用原位乳液聚合法,将自制的改性纳米二氧化硅粒子与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸(AA)等单体反应,制备出纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液,并对其结构和性能进行研究。本论文的主要研究内容及成果包括如下方面:第一,采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对硅溶胶进行改性,并以乳化剂代替醇类物质作为稳定剂,制备出稳定的KH-570改性硅溶胶。研究了pH值、乳化剂种类与用量、KH-570用量对硅溶胶改性的影响。结果表明:当pH值为5~7,使用十二烷基硫酸钠(SDS)作为稳定剂,其与KH-570的质量比为0.25,KH-570用量为10%~20%时,可以制得稳定的KH-570改性硅溶胶。第二,将改性硅溶胶与MMA、BA和AA通过原位乳液聚合制备了硅溶胶改性聚丙烯酸酯复合乳液。研究了KH-570、乳化剂和纳米二氧化硅用量对乳液聚合和其乳胶膜性能的影响。结果表明:当乳化剂DNS-86、KH-570和纳米二氧化硅用量分别为3%、10%~20%和5%~8%时,可以制得高稳定性和低凝胶率的硅溶胶改性聚丙烯酸酯复合乳液,并且其乳胶膜具有良好的力学性能和热性能。第三,在丙烯酸酯单体为油相介质中,以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体, KH-570为改性剂,通过乳液法制备出在胶束中分散的改性纳米二氧化硅预乳化液。研究了乳化剂种类及用量、pH值、油水比、TEOS用量对预乳化液稳定性的影响。结果表明:当乳化剂DNS-86用量占预乳化液单体质量分数6%,pH值为2,油相物质与水的质量比为1:1,TEOS用量占单体质量分数50%以下时,能制得稳定性良好的改性纳米二氧化硅预乳化液。第四,将改性纳米二氧化硅预乳化液与丙烯酸酯单体通过原位乳液聚合与核壳聚合相结合制备出纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液。研究了聚合温度、乳化剂用量、偶联剂用量和二氧化硅含量对乳液聚合和乳胶膜性能的影响,并使用透射电镜(TEM)、FTIR、TG、DSL等手段对复合乳液结构与性能进行表征。结果表明:当聚合温度在75~80℃,乳化剂DNS-86用量为5%,KH-570与TEOS摩尔比为0.075,二氧化硅含量为4%时,可以制得无凝胶、高稳定性的复合乳液,并且其乳胶膜具有优良的力学、耐介质和热性能。TEM分析表明复合乳胶粒子为聚丙烯酸酯包覆纳米二氧化硅的结构。