羥基硅油改性丙烯酸樹脂水分散體的制備與性能

在樹脂、涂料“油改水”的大背景下，水性涂料的發(fā)展非常迅猛。其中，水性丙烯酸樹脂因其具有保光性、透明度高、耐候性良好等優(yōu)點，是發(fā)展最快的水性涂料之一。然而，水性丙烯酸樹脂在耐水性、耐污性方面的不足，限制了其廣泛應用。羥基硅油具有有機硅聚合物表面張力低、疏水性等特點，而且分子鏈上的羥基具有反應活性，若將其引入接枝到水性丙烯酸樹脂體系中進行改性，可提高水性丙烯酸樹脂的力學性能、熱穩(wěn)定性、耐水性和耐污性等，避免水性丙烯酸樹脂上述的缺陷，以致于其應用受到限制?；诖?，本文采用羥基硅油（PDMS-OH）為有機硅改性劑，與異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、甲基丙烯酸羥丙酯（HPMA）反應制備含硅丙烯酸酯預聚體（PDMS-g-HPMA），再與丙烯酸酯類單體進行聚合，通過調(diào)節(jié)羥基硅油的用量，制備出一系列性能優(yōu)異的硅改性丙烯酸樹脂水分散體（WSPA）。摘要：以羥基硅油（PDMS-OH）、甲基丙烯酸-2-羥丙酯（HPMA）、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）合成了含硅丙烯酸酯預聚體（PDMS-g-HPMA），PDMS-g-HPMA與丙烯酸酯單體在丙二醇甲醚醋酸酯（PMA）中，以偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，合成了含硅改性丙烯酸樹脂。用N,N-二甲基乙醇胺中和含硅改性丙烯酸樹脂，加水乳化后制備了含硅改性丙烯酸樹脂水分散體。采用FTIR、XPS、TGA、AFM、SEM等對水分散體和漆膜進行結(jié)構(gòu)表征，測試了水分散體粒徑、儲存穩(wěn)定性和漆膜綜合性能。當PDMS-g-HPMA含量為聚合單體總質(zhì)量的4%時，樹脂水分散體的粒徑為208.57nm，且分布均勻，儲存穩(wěn)定性好；漆膜表面致密、透明，硬度為H，附著力1級，對水接觸角達到100.5°，有良好的耐水耐酸性；漆膜的拉伸強度達到15.6MPa，斷裂伸長率為356%；漆膜失重率10%時的熱分解溫度可達到302.4℃。漆膜的力學性能和熱穩(wěn)定性能均有所提升。結(jié)論本文以PDMS-OH為硅改性劑對純丙烯酸樹脂進行改性，制備出一系列WSPA。（1）隨著PDMS-g-HPMA用量增大，水分散體粒徑增大；當PDMS-g-HPMA含量為4%時，WSPA4的粒徑為208.57nm，且分布較為均勻，儲存30d內(nèi)無明顯變化，具有良好的儲存穩(wěn)定性。（2）當PDMS-g-HPMA含量為4%，WSPA4漆膜的拉伸強度為15.6MPa，斷裂伸長率為356%，具有較好的力學性能；WSPA4漆膜失重率為10%時，熱分解溫度為302.4℃，較未改性漆膜WSPA0提高了38.9℃，熱穩(wěn)定性提升。（3）PDMS-g-HPMA穩(wěn)定地接枝到丙烯酸