甲基硅油改性丙烯酸树脂乳液的合成与性能研究
赵维;邓宇凌;李玉红
【摘 要】本论文以D4、KOH、DMSO、MM、KH-570为原料,通过聚合反应生成含有双键的有机硅低聚物;再以十二烷基苯磺酸钠为乳化剂,过硫酸氢钠为引发剂制备有有机硅改性丙烯酸树脂乳液.然后分别采用傅利叶红外光谱仪、粒径分析仪、热重分析仪等对不同硅含量的丙烯酸树脂乳液进行性能分析和结构表征.结果表明有机硅改性的丙烯酸树脂在1680～1550cm-1区间有很强的吸收峰,说明C=C已经被成功引入;共聚法制出的丙烯酸树脂在一定温度范围内它的失重率小于物理共混法制得的,进而说明其热稳定性更好;对其进行性能分析结果显示出:在有机硅含量为2％时,乳液的耐酸性最好;在有机硅含量为8％时,样品耐碱性最优;在有机硅含量为6％时,乳液的耐热性最强.粒径分析结果显示:化学共聚法优于物理共混法,当有机硅含量为6％时,乳液的稳定性最小.%Ud D4,KH-570 and MM as raw materials,catalyzed by KOH and promoted by DMSO,organosilicon with double bond prepolymers were synthesized by polymerization in this paper,and organic siliconemodified acrylic resin emulsion were prepared by co-polymerization with sodium dodecylbenzenesulfonate as emulsifier,sodium
hydrogen persulfate as the initiator and silicone prepolymer as monomer.The samples were characterid and analysid by the Fourier infrared spectroscopy (FTIR),thermogravimetric analyzer (TGA) and performance testing,the results showed copolymer of silicone-modified legal acrylic resins had strong absorption peaks at 1680～1550cm-1,indicating organic silicon monomer copolymer with C=C bond was succesd,and the weightlessness rate of the chemical copolymerization of the acrylic resin was less than the physical blending polymerization at a certain temperature range,which thermal stability was better;and the emulsions had prefect the acid resistance when the silicone content was 2％,and the emulsion had optimal alkali resistance when silicone content was 8％;and the emulsion had strongest heat resistance when silicone content was 6％.Particle size analysis results showed that chemical copolymerization method was better than that of physical blending method.When the organic silicon content was 6％,the stability of the emulsion was minimal.
【期刊名称】《化学工程师》
【年(卷),期】2018(000)004
【总页数】4页(P5-8)男生美甲
【关键词】甲基硅油;丙烯酸树脂;乳液;特性
【作 者】风平浪静反义词赵维;邓宇凌;李玉红
【作者单位】咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000;咸阳师范学院化学与化工学院,陕西咸阳712000
【正文语种】中 文
【中图分类】O631休闲拖鞋
研发环境友好型的绿色防污涂料、减少施工及生产过程中挥发性有机化合物的含量，已成为21世纪涂料的发展目标之一[1]。有机硅防污涂料的出现，为我国涂料方面的研发与生产翻开了崭新的一页，美中不足的是其成膜性不好[2]，而丙烯酸树脂成膜性好，粘结能力强。但它存在“热粘冷脆”的缺点[3]。将有机硅与丙烯酸树脂改性，具有很好的耐高低温性，能在很大程度上弥补丙烯酸树脂乳液的不足，又可赋予有机硅的优点，因此，对于它
的研究和探索越来越受到人们的关注[4，5]。制备有机硅改性丙树脂常用的两种方法是物理共混法和化学共聚法[6]。共混法制备硅丙树脂的工艺简便，且反应条件几乎没有限制，但其生成的聚合物分子量小，而且生成物的其他性质在生产生活中的应用也大打折扣[8]，而通过化学共聚法制备出的改性丙烯酸树脂乳液，它具有较好的疏水性，耐酸碱性，稳定性和耐高温性，并且它的粒径相对较大[8]。本实验采用环境友好的乳液聚合法，将反应中加入KH-570，引入碳碳双键，与有机硅预聚体化学交联，以此来生成达到国民需求的高质量丙烯酸树脂乳液产品。主要研究KH-570改性的含有不同量甲基硅油的丙烯酸树脂乳液的制备方法，并测其耐酸性、耐碱性、耐溶剂性、耐高温性、粒度和热重等性能。
1 实验部分
鄱阳湖水战1.1 药品试剂与仪器
丙烯酸丁酯（BA），甲基丙烯酸甲酯（MMA）丙烯酸（AA），过硫酸钾，NaHSO3，二乙醇胺，KOH 均为分析纯，天津市红河东区红岩试剂厂生产；r-甲基丙烯酰氧基丙基三氧基硅烷（KH570），八甲基环四硅氧烷（D4），二甲亚砜（DMSO），辛烷基酚聚氧乙烯醚-10均为化学纯，天津化学试剂厂生产；十二烷基苯磺酸钠（DBS），六甲基二硅氧烷（杭州到乌镇旅游
MM）均为分析纯，阿拉丁试剂（上海）有限公司生产；有机改性纳米LDH（自制）。
Nicolet6700型红外光谱仪（日本玛德仪器设备有限公司）；Q100型差热扫描量热仪（日本玛德仪器设备有限公司）。
葭萌关读音
1.2 合成路线与实验
1.2.1 有机硅预聚体的合成 将20mL八甲基环四硅氧烷、10g KOH加入的三口烧瓶，打开恒温加热磁力搅拌器，保持反应温度为130℃，机械搅拌反应1h；再将1 mL二甲亚砜（DMSO）、0.1g六甲基二硅氧烷（MM）、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷（KH-570）按比例混合均匀后加入烧瓶，于90℃下恒温反应3h，即可得到用于改性丙烯酸树脂的有机硅预聚体。
1.2.2 共聚法制备有机硅改性丙烯酸树脂乳液 取20mL蒸馏水、1g十二烷基苯磺酸钠和2g二乙醇胺于三口烧瓶中，搅拌，升温到65℃时，再加入0.1g NaHSO3及约一半重量的混合单体，并同时加入一定质量（让预聚体的质量分别占混合单体质量的0，2%，4%，6%，8%，10%的六组）的有机硅预聚体，其中混合单体由9 g丙烯酸甲酯、15g丙烯酸丁酯、1
g丙烯酸和0.5g N-羟甲基丙烯酰胺按比例混合而成，至搅拌均匀后滴加由0.2g过硫酸铵溶于水制成的引发剂和制好的混合单体溶液。聚合反应开始后，让体系自行升温到85℃，恒温，混合单体和引发剂溶液的定量滴加也不要间断，大约30min加完，而引发剂最好在混合单体加完之后大概10min加完，最后保持该温度继续混合约90min。这样一个完整的聚合反应耗时约2.5h，加入有机硅预聚体后仍旧不断搅拌至乳液的温度降低到40℃，即可得到稳定的聚合物乳胶。
2 分析检测
2.1 红外光谱分析：将KBr压制成晶体压片将树脂膜涂于其上，在红外光谱仪上制作红外光谱谱图。
2.2 耐碱性分析
个人隐私称取等量的不同硅含量的丙烯酸树脂乳液，分别加入等量的40%的KOH溶液，振荡，使其充分反应，待2h之后将其离心30min后称量固体的质量。
2.3 耐酸性分析
称取等量的不同硅含量的丙烯酸树脂乳液，分别加入等量的40%的H2SO4溶液，振荡，使其充分反应，待2h之后将其离心30min后称量固体的质量。
2.4 耐热性分析
称取等量的不同硅含量的丙烯酸树脂乳液，置于水浴锅中水浴加热3h后将其离心半小时后称量固体的质量。
2.5 热重分析
取丙烯酸树脂乳液适量（样品的质量不得大于3mg），用热重分析仪对样品的热重进行分析。
3 结果与讨论
3.1 红外表征
图1为有机硅预聚体的红外光谱图。
图1 有机硅预聚体的红外光谱图Fig.1 Infrared spectra of silicone prepolymer
图2为有机硅改性丙烯酸树脂乳液的红外光谱图。
图2 有机硅改性丙烯酸树脂乳液的红外光谱图Fig.2 Infrared spectra of silicone modified acrylic resin emulsion
图1 在1680～1550cm-1区间有吸收峰，这正是C=C双键在红外光谱中的特征吸收频率范围 [9]，而图2中此峰消失。甲基硅油与丙烯酸树脂乳液发生了化学反应。
无奈什么意思3.2 固含量与乳液性能的关系
3.2.1 酸性条件下有机硅含量与乳液固含量的关系
图3 有机硅质量分数与单体转化率关系曲线图Fig.3 Curve of silicone mass fraction and monomer conversion
由图3可知，在酸性条件下，有机硅质量分数在2%到8%之前，有机硅含量与乳液固含量呈正相关；而超过了这个界限的丙烯酸树脂，乳液固含量便随着有机硅含量的增加而降低；在2%时，固含量为最小值；在8%时，固含量达到最大值。所以，有机硅质量分数为8%时，耐酸性最好。
3.2.2 碱性条件下有机硅含量与乳液固含量的关系
图4 有机硅的质量分数与固含量的关系图Fig.4 Curve of silicone mass fraction and solid content
在碱性条件下，样品的固含量随有机硅含量的增加先呈上升趋势，达到至高点后又呈下降势态。其中，在有机硅为4%时，固含量最大；在8%时，固含量最小。所以，当有机硅质量分数为8%时，耐碱性最好。
