硅烷偶联剂改性苯丙乳液的合成和性能分析

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1、万方数据研究·开发啸机缱料料，2010，24(3)：148。152SIUCONEMA7I’ERIAL硅烷偶联剂改性苯丙乳液的合成和性能分析郭仕恒，宋建华。(广州大学化学化工学院，广州510006)摘要：以苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、n一甲基丙烯酸(MAA)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为原料，采用种子乳液聚合法合成了硅烷偶联剂改性苯丙乳液。研究了反应温度、水解抑制剂、软硬单体配比、V711ES加入方式及用量对乳液性能的影响。得出最佳工艺：反应温度为75—80℃，熟化温度为90℃。中和温度为40℃；m(St)：m(BA)=4：5

2、，乳化荆的用量为单体总质量的4．5％，水解抑制剂乙二醇的用量为单体总质量的5％，VTES的用量为单体总质量的5％。按此工艺制得的VIES改性苯丙乳液的外观、钙离子稳定性、冻融稳定性、成膜性都较好；与纯苯丙乳胶膜相比，其乳胶膜的吸水率更低，耐有机溶剂性更好，t升高5℃，耐热性有所提高。关键词：乙烯基三乙氧基硅烷，苯丙乳液，水解抑制剂中图分类号：TQ264．1+7文献标识码：A文章编号：1009—4369(2010)03—0148—05苯丙乳液具有无毒、无污染及耐候性、保色性、耐碱性好等优点，在内外墙乳胶漆及其它水性涂料中得到了广泛应用¨“

3、J。乳液聚合特殊的合成原理和乳液特殊的成膜机理使乳胶膜的耐水性、光泽度及附着力与其它聚合方法获得的聚合物相比还有一定差距。近年来，进一步提高和完善苯丙乳液应用性能的研究日趋活跃[5—7

4、，有机硅改性丙烯酸酯类乳液是其中一大热点隅。10J，有机硅的加入可提高涂膜的耐水性和耐有机溶剂性㈨。硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)因分子中含有乙烯基，可与丙烯酸酯类单体进行共聚合反应；同时，VTES中还含有三个可反应的乙氧基，可通过它们的水解缩合反应形成交联点，是常用的有机硅改性剂。本实验在前人的基础上，以VTES为改性单体，以十二烷基硫酸钠和

5、可聚合的烷基乙烯基磺酸钠为复合乳化剂，制备了有机硅改性苯丙乳液。考察了软硬单体配比、水解抑制剂、VTES加料方式对乳液性能的影响。1实验1．1主要原料苯乙烯(st)：AR，天津市永大化学试剂开发中心；丙烯酸丁酯(BA)、a一甲基丙烯酸(MAA)：AR，天津市化学试剂研究所；十二烷基硫酸钠(SDS)：CP，广东汕头新宁化工厂；烷基乙烯基磺酸钠(DNS一86)：工业品，广州双键贸易有限公司；过硫酸钾(KPs)：AR，温州市东升化工试剂厂；乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)：工业品，广州化学试剂厂；乙二醇：AR，洛阳化学试剂厂。1．2硅烷偶联剂改

6、性苯丙乳液的制备纯苯丙乳液的制备：参见文献[12]。硅烷偶联剂改性苯丙乳液的制备：先用烧杯按配方称取乳化剂DNS一86、SDS，加蒸馏水并用磁力搅拌器搅拌15min，得到无色透明液体；按配方称取苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸，与乳化剂一起常温下磁力搅拌乳化约30min，得乳白色稳定乳液；将1／3乳液移人滴液漏斗作为核乳液；往剩余的乳液中加入按配方称取的乙二醇、VTES，继续磁力搅拌30min，得到壳乳液；按配方称取KPS并用蒸馏水溶解，配成引发剂溶液待用。在250mL的三口烧瓶中加入一定量的蒸馏水，保持水温为75—80℃，并加入1／3—

7、1／4的引发剂溶液，加热回流并机械搅拌；稍后收稿日期：20lO一03—22。作者简介：郭仕恒(1967一)，男，本科生，主要从事高分子功能材料的合成。}联系人，E—mil：洲sfyy@163．Ⅻ。万方数据第3期郭仕恒等．硅烷偶联剂改性苯丙乳液的合成和性能分析·149·开始以大约3滴／s的速度滴加核乳液，等烧瓶中出现全蓝溶液后可稍加快滴加速度；待核乳液滴完后，滴加壳乳液。整个实验大约需要5h(不包括熟化时间)；滴加完毕，撤去恒压滴定管，密封好装置，继续加热至90℃搅拌熟化lh，得微蓝乳液；然后降温至40℃，滴加氨水调节pH值至8左右。1．

8、3性能测试1．3．1乳液性能测试凝胶率：用干净的100目滤网过滤乳液；把滤出的湿凝胶转入干燥的表面皿；于120cc烘箱烘4h以上，称量(m，)；按式1计算凝胶率。∥％=[ml／m单体]X100％(1)固体质量分数：取干燥小烧杯，称量(m：)；加入少量乳液，称量(m，)；于120℃烘箱烘4h以上至恒定质量，称量(m。)；按式2计算乳液的固体质量分数。固体质量分数／％=[(m4一m2))／(m3一m2]x100％’(2)黏度：采用上海天平仪器厂的NDJ一7型旋转式黏度计测定。钙离子稳定性：将1mL质量分数为5％的CaCl：水溶液加入到2mL

9、乳液中，振荡均匀，密封静置，观察是否有絮凝物出现。冻融稳定性：在玻璃试管中移入10mL乳液，放入一10℃冰箱中冷冻约0．5h，然后在室温下解冻，连续重复3次此操作，观察乳液的变化。1．3．2乳胶膜性能测试乳