丙烯酸树脂_sio_纳米复合乳液的研究进展

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1、丙烯酸树脂_SiO_2纳米复合乳液的研究进展技术进展,2009,23(6):406~411SILICONEMATERIAL??丙烯酸树脂/SiO2纳米复合乳液的研究进展陈建莲,李中华*(华中师范大学化学学院,武汉430079)????摘要:综述了纳米SiO2在丙烯酸树脂乳液涂料中的分散技术和丙烯酸树脂/纳米SiO2复合乳液制备的研究现状及应用进展,指出了纳米材料改性丙烯酸树脂的研究前景。关键词:丙烯酸树脂,纳米二氧化硅,纳米复合乳液,改性中图分类号:TQ324??2+1????文献标识码:A????

2、文章编号:1009-4369(2009)06-0406-06????丙烯酸树脂作为涂饰剂具有一系列优点:它能很好地粘接着色材料(颜料),与皮革粘着力强,具有良好的成膜性能,形成的膜透明、柔韧而富有弹性,涂层耐光、耐老化、耐干湿擦性能均优于乳酪素涂饰剂,卫生性能又优于硝化纤维和聚氨酯涂饰剂[1]有机、无机、纳米三方面的特性结合起来,具有特殊的机械、粘接、光学、电子、光化学、催化[5-6][7]和磁性能,因而有着广阔的应用前景。复合乳液中纳米SiO2常用的原料有:正硅酸乙酯(TEOS)、纳米SiO2溶胶

3、(以水和醇作为共溶分散介质)和纳米SiO2粉体。纳米SiO2由于具有无机刚性及高比表面积的特点,可用于提高有机涂层的硬度、耐刮伤性等;但SiO2纳米粒子一般具有亲水性,而丙烯酸树脂等有机高聚物具有亲油性;故在未经任何处理的情况下,SiO2纳米粒子很难稳定分散于丙烯酸树脂中,它们之间存在严重的相分离现象[8]。但丙烯酸树脂线型结构所产生的热粘冷脆、抗回粘性和耐热性不佳的缺点对其应用有一定限制。纳米材料是指粒径在1~100nm之间、具有特殊物理化学性能的材料。当颗粒尺寸达到纳米数量级时,表现出量子尺寸效

4、应、小尺寸效应、表面效应和量子隧道效应,导致纳米体系出现许多新奇的光、热、电、磁等物理性质。纳米体系具有庞大的比表面积,表面严重配位不足,出现许多活性中心,表现出非化学平衡、非整数配位的化学价,导致纳米体系的化学性质特异化。近年来,随着纳米技术的快速发展,纳米材料已广泛应用于涂料中,提升传统涂料的性能并制备出新的功能性纳米涂料[3][2]。基于目前的国内外文献,本文综述了纳米SiO2在聚丙烯酸系乳液中的分散技术和丙烯酸树脂/纳米SiO2复合乳液制备方法[9]的研究现状及应用进展。1??纳米SiO2在

5、聚丙烯酸系乳液中的分散技术????在丙烯酸树脂中添加纳米SiO2,由于SiO2纳米粒子的表面能较大,易团聚,导致形成的分散体系不稳定。纳米乳液必须是一个稳定的体系。迄今,分散SiO2纳米粒子常用的方法主要有超声波法、高速搅拌法、球磨法及高速喷嘴分散法[10]。研究表明,纳米粒子能使丙烯酸树脂的耐老化性、耐腐蚀性、抗辐射性和耐冲击性等得到提高;此外,纳米材料改性的丙烯酸树脂涂料的热粘冷脆性、抗回粘性和耐热性不佳等缺点也有一定改善,并呈现出自清洁、抗静电、抗菌杀菌和吸波隐身等特殊性能。近年研发的丙烯酸树

6、脂/纳米SiO2复合材料不但保持了有机高分子乳液成膜性好、涂膜透明性高和优良的柔韧性,而且具有无机物的不燃性、耐摩擦性、耐溶剂性、耐候性、硬度高、耐[4]。收稿日期:2009-03-10。作者简介:陈建莲(1976??),女,硕士生,主要从事有机树脂的化学改性研究。,E-i:limail??ccnu????cn第6期陈建莲等??丙烯酸树脂/SiO2纳米复合乳液的研究进展????407??1??1??机械分散法机械分散法主要是借助外界剪切力或撞击力等机械能使纳米粒子在介质中充分分散,其具体形式有研磨分

7、散、胶体磨分散的方法、球磨分散、高速搅拌、超声波分散。这些方法通常被认为只是简单的物理分散。超声波分散是降低SiO2纳米粒子团聚的有效方法,利用超声波产生的局部高温、高压或强冲击波和微射流等,可较大幅度地弱化纳米粒子的作用能。在制备纳米复合涂料中,通常将适当比例的纳米SiO2分散在单体中,用超声波处理,使SiO2在单体中长期静置不沉降。1??2??表面改性法单靠机械力分散的效果非常有限。因此纳米粒子的表面改性非常必要。常用的表面改性剂有:偶联剂、表面活性剂、超分散剂。1??2??1??偶联剂改性法偶

8、联剂改性法主要用于改善采用溶胶-凝胶法制备的有机-无机纳米复合乳液的易团聚、难分散的问题。纳米SiO2的表面能很高,与表面能较低的有机体亲和性差,对其进行表面改性的目的是增加其与有机体的亲和性。在众多偶联剂中,最常用的是含双键的硅烷偶联剂[10]基团;而??NCO可以和含??NH2、??COOH、??OH等基团的聚合物反应,从而使聚合物能有效地接枝在SiO2表面,既可以改善SiO2与聚合物间的粘接状况,又可通过接枝在SiO2表面的聚合物将无机纳米粒子隔开,防止其团聚。