改性納米二氧化硅-含氟水性聚氨酯-聚丙烯酸酯分散液的制備及成膜性能研究.pdf

1、隨著安全環(huán)保理念的提出，對(duì)于涂料和油漆產(chǎn)品的性能要求也越來(lái)越高。水性聚氨酯(PU)涂料作為行業(yè)發(fā)展的新方向，占有舉足輕重的位置。目前研究主要解決的是PU疏水性不夠，柔韌性差，抗拉強(qiáng)度不足等缺點(diǎn)。
　　本課題首先用硅烷偶聯(lián)劑γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(KH-570)分子在酸性條件下水解后產(chǎn)生的硅醇與納米二氧化硅表面的羥基發(fā)生聚合反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)納米二氧化硅的改性。后采用原位無(wú)皂乳液聚合法，以乙烯基單體代替有機(jī)溶劑，異佛爾酮二異氰

2、酸酯(IPDI)及聚己酯(PCL1000)為主要原料，再加入丙烯酸羥乙酯（HEA），形成以雙鍵封端的PU預(yù)聚體;在乙烯基單體聚合階段創(chuàng)新性的引入本身具有碳碳雙鍵的全氟酯(FA)和改性后的納米二氧化硅，在引發(fā)劑K2S2O8(KPS)作用下，引發(fā)乙烯基類單體自由基共聚，合成了改性納米二氧化硅/含氟水性聚氨酯-聚丙烯酸酯(WSFPUA)復(fù)合乳液。本文研究了KH-570改性納米二氧化硅的反應(yīng)條件機(jī)及其性能的影響。最后，研究了丙烯酸羥乙酯(HEA

3、)、全氟酯、納米二氧化硅含量對(duì)WSFPUA復(fù)合乳液及乳膠膜的形貌和性能影響。主要內(nèi)容如下:
　　(1)在納米二氧化硅的改性實(shí)驗(yàn)中，考察了不同pH值、反應(yīng)溫度以及KH-570含量對(duì)納米二氧化硅穩(wěn)定性、粒徑大小等的影響。紅外和微觀形貌分析結(jié)果表明，改性納米硅溶膠中改性劑KH-570和納米二氧化硅表面通過(guò)化學(xué)鍵合連接在一起。當(dāng)反應(yīng)溫度為60℃時(shí)，改性納米二氧化硅的穩(wěn)定性最好，粒徑最小達(dá)到78nm。
　　(2)在納米二氧化硅/含氟聚

4、氨酯-聚丙烯酸酯(WSFPUA)復(fù)合乳液中，制備了一系列不同R值的WSFPUA復(fù)合乳液。當(dāng)R=1.05時(shí)，乳液的外觀和機(jī)械穩(wěn)定性達(dá)到最佳。同時(shí)，紅外光譜分析表明，納米二氧化硅和含氟單體成功引入到聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液。分析透射電鏡測(cè)試結(jié)果可知WSFPUA乳液粒子呈圓球形，而且大小比較均一。
　　(3)制備了不同納米二氧化硅含量的WSFPUA復(fù)合乳液?？疾旒{米二氧化硅含量對(duì)WSFPUA復(fù)合乳液以及涂膜外觀及力性能影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:

5、控制納米二氧化硅加入量在0％-5％，隨著改性納米二氧化硅含量的上升，乳液粒徑增大，機(jī)械穩(wěn)定性逐漸降低，乳液外觀從微藍(lán)半透變?yōu)槿榘咨煌该?。WSFPUA復(fù)合乳膠膜的拉伸強(qiáng)度增長(zhǎng)到43.08MPa，接觸角也上升至122.5°，吸水率下降至8.5％。同時(shí)，乳膠膜得到的表面光滑度以及耐熱性都隨納米二氧化硅含量的增加而出現(xiàn)顯著增強(qiáng)。
　　(4)研究了不同丙烯酸羥乙酯(HEA)含量下的WSFPUA復(fù)合乳液及乳膠膜的性能。分別討論了其對(duì)乳膠膜表