今天是:
您的位置:首页 >> 屏风

建筑涂料用硅丙乳液的研究进展2手袋

时间:2022-06-28 02:12:17 来源:仙游机械网 浏览量:0

建筑涂料用硅丙乳液的研究进展

建筑涂料用硅丙乳液的研究进展 1 前言 在数十种高性能建筑涂料中,有机桂改性丙烯酸酯涂料(简称硅丙涂料)特别适用于建筑物的外墙装饰。这是因为硅丙涂料具有以下特点:有机硅树脂中Si—O键能(450KJ/mol)远大于C-O键能(345KJ/mol),具有优良的耐热性、耐候性、保光性和抗紫外光等性能;有机硅树脂表面能低,不易积尘,具有抗沾污性,缺点是不能常温自干。丙烯酸树脂也有良好的耐候性和保光性,并且具有常温自干的特点,但是由于其本身的热塑性所限,线形分子上又缺少交联点,难以形成三维网状交联涂膜,因此,其耐高温性差,易高温回粘,低温时又缺乏弹性,涂膜发脆中国机械网okmao.com。用有机硅对丙烯酸树脂进行改性,可以使其兼有两者的优点。与普通的醋丙、苯丙、纯丙涂料相比,硅丙涂料具有超耐候性、高温沾性及耐高低温性良好。一般的丙烯酸酯涂料使用寿命为5~10年,耐硅丙涂料可达15~20年。与含氟耐候性涂料相比,两者的耐候性差不多,但硅丙树脂在耐沾污性、附着性和价格方面占优势。据预测,有机硅改性丙烯酸酯涂料是近年来发展最快、最有开发前景,且还处于研究开发阶段的高性能外墙涂料品种之一。近几年,溶剂型硅丙涂料已用于建筑物的外装饰,取得了较好的使用效果。但受到越来越严格的环保法规的限制,溶剂型涂料作为建筑涂料大面积使用受到限制,促使建筑涂料向水性化方向发展,硅丙乳液成为其中的研究热点。2 有机硅改性的方法2.1 物理改性法 将有机硅乳液和丙烯酸乳液混拼,采用乳液共混的方法制备的聚硅氧烷/丙烯酸酯乳液稳定性较差,易发生相分离。这主要是因为聚硅氧烷一聚丙烯酸酯的结构和极性相差大,而聚合物分子之间又没有化学键作用,二者相容性差;且聚硅氧烷表面能低,因此出现相分离和聚硅烷的表面迁移现象Richard、范青华等人提出采用加入增溶剂或交联剂的方法来改善共混乳液的相容性。在丙烯酸酯乳液上接枝对聚硅氧烷有亲和力的物质(即增溶剂),然后再与聚硅氧烷乳液共混。这种方法中增溶剂的加入降低了聚硅氧烷相和丙烯酸酯相之间的界面张力,可明显提高两相间的相容性,但研究发现,聚硅氧烷向膜表面的富集现象仍比较显著。这可能是因为增溶剂的加入虽然降低了两相间的界面张力,但是对聚丙烯酸酯与空气间的界面张力影响不大,聚硅氧烷在膜的表面富集时,表面能仍低,因此加入增溶剂不能显著抑制聚硅氧烷的表面富集。使带有羟基的活性聚硅氧烷与三官能的甲基硅酸钾(CH3—Si(OK)3的碱溶液,即交联剂)进行脱水缩聚反应,然后再与丙烯酸酯乳液进行共混。这种方法中交联剂与聚硅氧烷分子间产生化学键作用,通过链的缠结和接枝抑制了聚硅氧烷分子的表面迁移,因此,是改善宏观相分离的一种有效的方法。2.2 化学改性法 通过化学反应,将硅氧烷链引入到丙烯酸酯分子链上,使极性相差很大的聚合物分子间形成化学键。化学改性明显提高了两相之间的相容性,在一定程度上控制了有机硅分子链的表面迁移和有机硅的微观形态,具有聚硅氧烷/聚丙烯酸酯的简单物理共混所没有的种种优良性能,故化学改性更具有应用前景。按硅丙之间聚合反应类型,化学改性主要分为两种:接枝缩合反应型和加成共聚反应型。2.2.1 硅丙缩合反应 利用丙烯酸酯单体分子链的活泼官能团与硅氧烷链(或聚硅氧烷链)的末端或侧基活泼官能团缩合反应,完成有机硅的引入。常用的有机硅为活性硅烷类和活性硅氧烷类2.2.2 硅丙加成反应 采用含双键的有机硅单体或聚硅氧烷和丙烯酸酯类单体加成共聚,在聚合物主链引入硅氧烷,制得结构稳定的硅丙树脂。此法是目前最常用也是最有效的方法之一。研究报道有机硅改性丙烯酸酯乳液涂料通常选用硅氧烷低聚物、硅氧烷偶联剂、丙烯酸系不饱和单体多元体系。硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的有机硅化合物,分子式为Y—R—SiX,X和Y是两类反应特性不同的活性基团。硅丙乳液中X通常为烷氧基,Y含不饱和键。烷氧基水解生成Si—OH基团,在一定条件下与硅氧烷低聚物进行硅醇缩合;Y不饱和键在引发剂作用下与丙烯酸酯类不饱单体加成聚合。偶联剂在硅丙之间起到桥梁作用,完成有机硅的引入。常用的硅烷偶联剂有:乙烯基三乙氧基(甲氧基)硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。为了引入更多的硅氧烷键,而又不破坏体系的稳定性,可将含乙烯基团的硅烷单体先与有机硅低聚体(如八甲基环四硅氧烷)在酸性条件下开环聚合成带乙烯基的低聚硅氧烷,再将它与丙烯酸酯类单体共聚。环体开环重排降低了空间位阻,减小了乙烯基密度,更有利于硅丙之间的加成反应。 利用共聚方法制备的聚硅氧烷/丙烯酸酯乳液,一方面有机硅分子链接枝到丙烯酸酯分子链上,使相容性差的聚合物分子间形成化学键,从红外(IR)、核磁(NMR)、扫描电镜(SEM)图中可以证实硅氧烷和丙烯酸酯分子间发生了共聚。 尽管有机硅改性丙烯酸树脂的途径、聚合方式及其品种较多,但并非都适用于配制建筑涂料,能用于配制外墙涂料的树脂必须具有优异的耐候性,且成本适中,工艺简单。采用含乙烯基团的有机硅烷和丙烯酸酯类单体加成共聚合成硅丙乳液,是制备高性能硅丙乳胶漆的重要方法之一,符合环保要求及作为建筑涂料的使用特点。3 硅丙乳液研究进展3.1 硅丙乳液体系研究现状 从20世纪60年代起,涂料工业就试图将有机硅化学与乳液聚合技术结合起来,以获得高性能的有机硅共聚体系。共聚物乳液由于其无毒,低污染,成本低而日益受到人们的重视,然而这种方法用于制备有机硅高聚物仅有三十多年的历史。我国对硅丙共聚物乳液研究起步较晚,由于乳液聚合体系中存在水,选用的带活性基团的不饱和硅单体,因活性硅烷基团在水相中极易水解,自身交联缩聚而失去活性,它与丙烯酸酯类单体的反应形成竞争。特别当有机硅单体含量较大时,产生大量凝聚物,以致反应无法进行,使有机硅的引入量较低,乳液贮存稳定性差。这是硅丙乳液聚合的难点。如何有效抑制硅氧烷在反应、贮存过程以及涂料贮存过程中的水解、缩聚、是制备硅丙乳液的关键。3.1.1 聚硅氧烷/丙烯酸醋共聚乳液 由于硅丙乳液体系制备的困难和不稳定性,其研究进展较慢。目前关于这一体系的大部分报道还局限于专利,主要研究方向有两类:一是用含羟基的丙烯酸酯类单体与有机硅氧烷(或硅醇)接枝缩聚;二是用含乙烯基官能团的有机硅单体或预聚体与丙烯酸酸类单体加成共聚。这两类聚合方法中有机硅的引入量都在10%以下(占聚合物的质量分数),对涂料性能的改善十分有限。现有的硅丙乳液大多采用含双键的有机硅单体或聚硅氧烷与丙烯酸酯类单体加成共聚制得。其合成方法按加料方式不同可分为七种:一次加料法;预乳化全连续法;预乳化部分连续法;非预乳化连续法;种子乳液法;单体乳液滴加法;引发剂滴加法。不同方法制备共聚物乳液时,聚合反应速度、对粒径的影响规律及胶膜的性能都有差异。其中,种子乳液法和预乳化部分连续法所得乳液具有良好的相容性、稳定性、粒径分布均匀,乳胶成膜性好。3.1.2 硅丙复合乳液 聚合物复合乳液是一类新型复合乳液。它是由性质不同的两种或多种单体在一定条件下分阶段聚合而成,通常是指互穿网络(IPN)型聚合物乳液和具有核壳结构的聚合物乳液。有机硅核壳结构乳液通过种子乳液法制备,根据种子乳液成分的不同可分别制得聚硅氧烷为壳和聚丙烯酸酯为核的乳液,其核壳具有不同的功能。核壳聚合物比通常的乳液共混物或无规共聚物具有更好的成膜性、稳定性、粘合性以及力学性能,因而在粘合剂、防腐或装饰涂料,以及感光材料等领域有着广泛的应用。 近来涂料用湿气固化型硅丙树脂发展迅速。其主剂一般为带有—COOH、—NR2、—Si(0R)3的丙烯酸酯类聚合物,硬化剂可为环氧基三烷氧基硅烷、双环氧基烃类、乙烯基三烷氧基硅烷等,这类硬化剂又称为偶联剂或固化剂。涂膜固化时,在聚合物间或聚合物与碱性底材间水解缩合形成牢固的Si—0—Si立体网络结构(IPN),赋予涂层各种优异的抗性。 此外,在传统的乳液聚合中,由于所用的小分子乳化剂只是物理吸附在乳液粒子表面上,乳化剂残留在产物中,影响涂膜的耐水性、光泽、附着力等性能,且小分子乳化剂易发生表面迁移,被雨水冲掉留下孔洞,影响涂膜外观、易积尘。采用既有表面活性、又有反应性基团的共聚单体,使之健合在聚合物粒子上,以提高乳液稳定性和清除残留乳化剂,是提高乳液稳定性和涂膜性能的重要手段。近年来,这方面的研究十分活跃。3.2 新型硅烷乳液体系的开发 尽管在过去几十年的时间里,研究工作者对硅丙乳液的合成做了大量的工作,但由于普通的硅烷单体所固有的水解缺陷,使这一体系的研究并未取得实质性的突破。概括起来,硅丙乳液体系中所存在的问题主要表现在以下几个方面: 第一,添加量较低,否则在单组份体系中用传统硅烷难以获得贮存稳定的乳液; 第二,物理添加,接枝和共聚皆受此限制。因此,通过高硅烷浓度来获得高性能体系乳液是不可能的,甚至双组分体系也快速凝胶; 第三,由于硅氧烷基的水解、缩聚,过早的交联而导致凝胶的发生和粘度的增加,附着力强的优点在贮存过程中渐渐丧失。 第四,即使在当前很低添加量的情况下,种子化、凝胶和乳液共聚限制了硅烷的使用。 鉴于此,美国康普顿有机硅开发中心通过多年的研究,开发出新的功能性有机硅烷,使这一体系获得很大的突破。其研究成果包括: 使用新硅烷单体可获得快速固化的稳定的高硅烷共聚物乳液。 固化羧基化乳液体系的稳定的新硅烷乳液添加剂。 稳定的新硅烷乳液添加剂,可固化有反应性硅烷的共聚物乳液。 由于该化学反应的条件不苛刻,可通过提高硅烷含量(可达25%)或简化低硅烷浓度的加入方法而获得高性能乳液。3.2.1 位阻性的硅烷共聚单体 新硅

弹簧测试仪

下假肢踝足动态疲劳试验机

电子万能拉力试验机

全自动扭转试验机

如何安全使用万能材料试验机(液压式)

等速驱动轴环寿命试验台总体要求

相关阅读
广东省科技厅省部产学研协调领导小组考察嘉屏风长治辐射源抽象石雕车铃Frc

广东省科技厅省部产学研协调领导小组考察嘉宝莉广东省科技厅省部产学研协调领导小在市场需求结构和宏观经济环境都产生显著变化的大背景下组考察...[详细]

2024-01-10
玖龙纸业向青海地震灾区捐款1000万元屏风长治辐射源抽象石雕车铃Frc

玖龙纸业向青海地震灾区捐款1000万元灾难无情,人有情玉树地震再一次见证了中国人在面对灾难时的团结、勇敢和慈善之光。2010年4月14日7时49分,青海...[详细]

2024-01-10
最火中国餐饮产业规模世界第二2023年有望超屏风长治辐射源抽象石雕车铃Frc

中国餐饮产业规模世界第二 2023年有望深州超过美国不久前,世界中餐业联合会、社会科学文献出版社等单位在京共同发布了《餐饮产业蓝皮书:中国餐...[详细]

2023-11-24
最火接种新冠疫苗后有效期多久病毒变异了还有效香皂辛集排气装置浇铸机办公屏风Frc

接种新冠疫苗后“有效期”多久?病毒变异了还有效吗?发布日期: 来源:央视客户端新冠疫苗接种后能起到多久的保护作用?世界卫生组织疫苗研玺印...[详细]

2023-11-24
最火塑料包装材料的现状与未来香皂辛集排气装置浇铸机办公屏风OrEOrE

塑料包装材料的现状与未来慧聪化工讯:消费者对目前的包装材料可谓是 爱恨交加 ,特别是塑料。在一些人的眼里,硬性塑料包装安全、好用,而在另...[详细]

2023-10-27
激情创造精彩无限香皂辛集排气装置浇铸机办公屏风Oe

激情创造 精彩无限国内电气行业在工程与产品设计中使用计算机辅助设计软件已经有比较长的时间,配线架目前使用的大都是CAD产品或在CAD平台上进行二...[详细]

2023-09-10
友情链接