论文部分内容阅读
苯丙树脂及其乳液属于重要的高性能聚合物胶体材料,具有较高的附加值,广泛应用于金属涂层、建材涂料、粘合剂等领域,市场前景广阔。随着产业升级和行业发展,苯丙树脂在机械性能、耐候性、耐腐蚀性、耐水性和功能性等方面存在缺陷。有机硅具备良好的抗高温性、抗辐射性、抗氧化性等优异性能,采用有机硅改性苯丙树脂,可有效提高其耐温性、扩张性、耐磨性和保光性,实现材料的高性能化,拓展树脂材料的应用面。本文从提高苯丙树脂的材料性能出发,提出了两种有机硅改性苯丙树脂方案,具体内容如下:1.以苯乙烯(St)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、去离子水、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)和十二烷基硫酸钠(SDS)的均匀混合液为有机硅丙苯预乳液,在过硫酸钾(KPS)引发剂体系下,通过半连续自由基乳液聚合制备了有机硅丙苯胶乳(SMI),并以N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)为交联剂,固化得到有机硅丙苯树脂(SMIN)。重点考察了KH-570和KH-602用量对SMI乳液和SMIN树脂性能的影响。结果表明:经KH-570改性,SMI胶乳的转化率均在88%以上,凝胶率无明显增加。DLS和TEM分析表明,KH-570含量的增加导致SMI胶乳的粒径增大,SM5I乳胶具有最佳的粒度分布。FTIR表明KH-570和KH-602成功与St和2-EHA单体共聚。XRD表明KH-570和KH-602的引入降低了苯丙树脂的结晶能力。TG表明KH-602增强了SMIN树脂的热稳定性。SEM、拉伸测试表明,KH-602用量的增加导致SMIN树脂的拉伸强度和断裂伸长率先增加后降低,其中SMIN15树脂的拉伸强度最高可达3.5 MPa以及47%的应力修复效率。2.将2-{[(十二烷基硫烷基)硫代碳酰硫基]硫烷基}丙酸(DSCPA)、苯乙烯(St)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)、十二烷基硫酸钠(SDS)和去离子水通过半连续RAFT乳液聚合制备了有机硅丙苯胶乳(SSA),真空高温固化得到有机硅丙苯树脂(SSA)。重点研究了VTMS含量对SSA胶乳和树脂性能的影响。结果表明:VTMS含量的增加使SSA胶乳粒径的分布变宽,平均粒径增大。FTIR表明VTMS成功与St和2-EHA单体共聚。GPC表明VTMS含量的增加导致SSA的分子量增加,分子量分布变宽。TG和DMA表明VTMS增强了SSA树脂的热稳定性,玻璃化转变温度(Tg)从35.1℃升高到40.9℃。SEM、拉伸测试表明,当VTMS含量为0至4wt%时,SSA树脂的拉伸强度从3.6MPa增加至5.8MPa,断裂伸长率首先从405%增加到680%再减小为480%。其中,SSA-2树脂的应变修复效率最高为78%,SSA-4树脂的应力修复效率最高为81%。耐水性、划痕硬度、耐溶剂性和耐腐蚀性测试表明,随着VTMS含量的增加,SSA树脂的水接触角由85°增至105°,划痕硬度、耐溶剂性和耐腐蚀性增强。