有机硅改性苯丙树脂的制备及性能研究
发布时间：2021-11-26 23:07
苯丙树脂及其乳液属于重要的高性能聚合物胶体材料,具有较高的附加值,广泛应用于金属涂层、建材涂料、粘合剂等领域,市场前景广阔。随着产业升级和行业发展,苯丙树脂在机械性能、耐候性、耐腐蚀性、耐水性和功能性等方面存在缺陷。有机硅具备良好的抗高温性、抗辐射性、抗氧化性等优异性能,采用有机硅改性苯丙树脂,可有效提高其耐温性、扩张性、耐磨性和保光性,实现材料的高性能化,拓展树脂材料的应用面。本文从提高苯丙树脂的材料性能出发,提出了两种有机硅改性苯丙树脂方案,具体内容如下:1.以苯乙烯（St）、丙烯酸异辛酯（2-EHA）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、去离子水、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10（OP-10）和十二烷基硫酸钠（SDS）的均匀混合液为有机硅丙苯预乳液,在过硫酸钾（KPS）引发剂体系下,通过半连续自由基乳液聚合制备了有机硅丙苯胶乳（SMI）,并以N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（KH-602）为交联剂,固化得到有机硅丙苯树脂（SMIN）。重点考察了KH-570和KH-602用量对SMI乳液和SMIN树脂性能的影响。结果表明:经KH-570改性,SMI胶乳的转化率...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机硅改性三元共聚物胶乳的聚合机理Fig.1-1PolymerizationMechanismofsilanemodifiedTerpolymerlatex.
青岛科技大学研究生学位论文11具有优良的防水性。Wang等人以甲基丙烯酸六氟丁酯（HFMA）、丙烯酸丁酯（BA）、乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）为单体，在阴离子和非离子表面活性剂的混合乳化剂的存在下，通过乳液聚合制备了一种新型的有机氟硅改性丙烯酸酯树脂。研究发现，通过引入含氟硅的单体可以改善乳胶膜的热稳定性和疏水性，使得含氟的有机硅胶乳在化工和纺织等领域具有广泛的使用价值[46]。合成机理如图1-2所示。图1-2新型氟硅氧烷聚丙烯酸酯的聚合机理Fig.1-2Polymerizationmechanismofnovelfluoro-siliconepolyacrylate1.5.3硅油改性苯丙树脂硅油可分为乙烯基硅油、氨基硅油、含氢硅油等。但可与苯乙烯和丙烯酸酯等单体共聚的硅油只有乙烯基硅油，氨基硅油和含氢硅油须借助乙烯基硅油才能与苯乙烯和丙烯酸酯等单体共聚，故硅油改性苯丙乳液的范围较窄。Jiang等人以丙烯酸羟乙酯（2-HEA）、丙烯酸类和甲基丙烯酸类为单体，制备了良好柔韧性的乙烯基硅油（VSO）作为功能单体的共聚单体通过乳液聚合制备了有机硅改性树脂。该聚合物可以通过控制乙烯基硅油（VSO）的加入量对胶乳膜的一系列性能进行调节[47]。研究表明了VSO具备良好的软化效果，使印花织物获得了的良好的牢度，合成的核-壳胶乳可以用作纺织品的颜料印花中的粘合剂。1.5.4复合有机硅改性苯丙树脂单一有机硅对苯丙树脂的改性，在乳液性能方面，往往是不够理想，这是因为应用于苯丙乳液的单一有机硅中的Si-O-Si交联密度较低。随着复合型有机硅改性能够解决单一有机硅改性苯丙乳液的不全面性、产品效果差和综合性能低等
有机硅改性苯丙树脂的制备及性能研究12弊端，复合型有机硅可以结合多种有机硅的优点，来提升苯丙乳液及共聚物的综合性能，这已在树脂、造纸、船舶、粘合剂等方面得到广泛应用。Bao等人制备了一种复合有机硅改性的油包水型胶乳或组合物。研究发现，复合有机硅粉的乳液具有优异的稳定性和疏水性，并且可以优选地用作调色剂组合物，易混合化妆品组合物，香精制剂和液体滑石组合物等原料，可为化妆品组合物提供清爽的感觉和弹性体的干燥丝滑，爽肤感[48]。Wu等人利用乙烯基三乙氧基硅烷、长链三甲氧基硅烷、丙烯酸异丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯，制备了有机硅改性苯乙烯-丙烯酸酯树脂并研究了其对烟气脱硫石膏（FGD）防水性能的影响。研究发现，0.1w％有机硅改性的苯乙烯-丙烯酸酯乳液时，该FGD石膏的抗压强度和软化系数分别提高了18%和148％，吸水率降低了33％。有机硅改性的苯乙烯丙烯酸酯乳液在FGD石膏晶体的表面上形成了坚固的疏水膜，并且该膜可以抑制FGD石膏表面晶体的生长，增加晶体之间的密集度，从而达到提升FGD石膏的耐水性，有机硅苯丙乳液树脂改性烟气脱硫石膏（FGD）防水机理如图1-2所示[49]。图1-3有机硅改性苯丙乳液树脂与FGD石膏基材结合的机理Fig.1-3Mechanismofbondingofsiliconemodifiedstyrene-acrylateemulsionresinandFGDgypsumsubstrate1.5.5二氧化硅纳米颗粒改性苯丙树脂二氧化硅（SiO2）是一种无毒、无定型的细粉状物，SiO2颗粒根据颗粒直径的大小可分为纳米粒子和微米粒子。SiO2具有质轻、多孔性、耐高低温、稳定性和绝缘性好等优异性能。但SiO2颗粒即使是纳米颗粒都很难溶于水，在改性苯丙乳液过程中，不可避免的影响乳液聚合的凝胶率与转化率，所以乳液中合适的SiO2比例是非常重要的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]近年硅烷偶联剂在聚合物改性中的研究进展及应用[J]. 王雅珍,张雪泽,狄语韬. 化工新型材料. 2018(11)
[2]硅烷偶联剂改性苯丙乳液水泥复合材料的力学性能及孔隙结构[J]. 彭光,许金余,任韦波. 硅酸盐通报. 2018(10)
[3]聚硅烷光波导材料的研究进展[J]. 黄秋月,何磊,端木传嵩,孙永明. 山东化工. 2017(15)
[4]有机氟硅改性苯丙乳液的合成及疏水性能[J]. 牟玉兰,夏伟,郑大锋,曹维良. 精细化工中间体. 2016(05)
[5]RAFT聚合制备嵌段共聚物PS-b-PNIPAAm[J]. 冯霞,马绍玲,王兆光. 天津工业大学学报. 2016(01)
[6]硅烷偶联剂改性空心SiO2纳米球对纯丙乳液性能的影响[J]. 张斐,李保山. 涂料工业. 2013(08)
[7]乙烯基硅烷改性丙烯酸酯乳液的合成及性能研究[J]. 金旭,甘华华,胡宗超,段芳勇,王彩红,鲁圣军. 胶体与聚合物. 2013(01)
[8]硅橡胶的研究进展[J]. 王香爱,张洪利. 中国胶粘剂. 2012(09)
[9]氟改性羟基丙烯酸乳液的研究[J]. 贺亮洪,梁亮,曾凡初,齐增清,弋天宝. 涂料工业. 2011(07)
[10]硅烷偶联剂的研究进展[J]. 殷榕灿,张文保. 中国科技信息. 2010(10)
硕士论文
[1]互穿网络型涂料印花粘合剂的研制及应用[D]. 钟欣.东华大学 2016
[2]有机硅改性苯丙乳液的合成及在涂料中的应用[D]. 高同洛.陕西科技大学 2014
本文编号：3521098
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机硅改性三元共聚物胶乳的聚合机理Fig.1-1PolymerizationMechanismofsilanemodifiedTerpolymerlatex.
青岛科技大学研究生学位论文11具有优良的防水性。Wang等人以甲基丙烯酸六氟丁酯（HFMA）、丙烯酸丁酯（BA）、乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）为单体，在阴离子和非离子表面活性剂的混合乳化剂的存在下，通过乳液聚合制备了一种新型的有机氟硅改性丙烯酸酯树脂。研究发现，通过引入含氟硅的单体可以改善乳胶膜的热稳定性和疏水性，使得含氟的有机硅胶乳在化工和纺织等领域具有广泛的使用价值[46]。合成机理如图1-2所示。图1-2新型氟硅氧烷聚丙烯酸酯的聚合机理Fig.1-2Polymerizationmechanismofnovelfluoro-siliconepolyacrylate1.5.3硅油改性苯丙树脂硅油可分为乙烯基硅油、氨基硅油、含氢硅油等。但可与苯乙烯和丙烯酸酯等单体共聚的硅油只有乙烯基硅油，氨基硅油和含氢硅油须借助乙烯基硅油才能与苯乙烯和丙烯酸酯等单体共聚，故硅油改性苯丙乳液的范围较窄。Jiang等人以丙烯酸羟乙酯（2-HEA）、丙烯酸类和甲基丙烯酸类为单体，制备了良好柔韧性的乙烯基硅油（VSO）作为功能单体的共聚单体通过乳液聚合制备了有机硅改性树脂。该聚合物可以通过控制乙烯基硅油（VSO）的加入量对胶乳膜的一系列性能进行调节[47]。研究表明了VSO具备良好的软化效果，使印花织物获得了的良好的牢度，合成的核-壳胶乳可以用作纺织品的颜料印花中的粘合剂。1.5.4复合有机硅改性苯丙树脂单一有机硅对苯丙树脂的改性，在乳液性能方面，往往是不够理想，这是因为应用于苯丙乳液的单一有机硅中的Si-O-Si交联密度较低。随着复合型有机硅改性能够解决单一有机硅改性苯丙乳液的不全面性、产品效果差和综合性能低等
有机硅改性苯丙树脂的制备及性能研究12弊端，复合型有机硅可以结合多种有机硅的优点，来提升苯丙乳液及共聚物的综合性能，这已在树脂、造纸、船舶、粘合剂等方面得到广泛应用。Bao等人制备了一种复合有机硅改性的油包水型胶乳或组合物。研究发现，复合有机硅粉的乳液具有优异的稳定性和疏水性，并且可以优选地用作调色剂组合物，易混合化妆品组合物，香精制剂和液体滑石组合物等原料，可为化妆品组合物提供清爽的感觉和弹性体的干燥丝滑，爽肤感[48]。Wu等人利用乙烯基三乙氧基硅烷、长链三甲氧基硅烷、丙烯酸异丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯，制备了有机硅改性苯乙烯-丙烯酸酯树脂并研究了其对烟气脱硫石膏（FGD）防水性能的影响。研究发现，0.1w％有机硅改性的苯乙烯-丙烯酸酯乳液时，该FGD石膏的抗压强度和软化系数分别提高了18%和148％，吸水率降低了33％。有机硅改性的苯乙烯丙烯酸酯乳液在FGD石膏晶体的表面上形成了坚固的疏水膜，并且该膜可以抑制FGD石膏表面晶体的生长，增加晶体之间的密集度，从而达到提升FGD石膏的耐水性，有机硅苯丙乳液树脂改性烟气脱硫石膏（FGD）防水机理如图1-2所示[49]。图1-3有机硅改性苯丙乳液树脂与FGD石膏基材结合的机理Fig.1-3Mechanismofbondingofsiliconemodifiedstyrene-acrylateemulsionresinandFGDgypsumsubstrate1.5.5二氧化硅纳米颗粒改性苯丙树脂二氧化硅（SiO2）是一种无毒、无定型的细粉状物，SiO2颗粒根据颗粒直径的大小可分为纳米粒子和微米粒子。SiO2具有质轻、多孔性、耐高低温、稳定性和绝缘性好等优异性能。但SiO2颗粒即使是纳米颗粒都很难溶于水，在改性苯丙乳液过程中，不可避免的影响乳液聚合的凝胶率与转化率，所以乳液中合适的SiO2比例是非常重要的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]近年硅烷偶联剂在聚合物改性中的研究进展及应用[J]. 王雅珍,张雪泽,狄语韬. 化工新型材料. 2018(11)
[2]硅烷偶联剂改性苯丙乳液水泥复合材料的力学性能及孔隙结构[J]. 彭光,许金余,任韦波. 硅酸盐通报. 2018(10)
[3]聚硅烷光波导材料的研究进展[J]. 黄秋月,何磊,端木传嵩,孙永明. 山东化工. 2017(15)
[4]有机氟硅改性苯丙乳液的合成及疏水性能[J]. 牟玉兰,夏伟,郑大锋,曹维良. 精细化工中间体. 2016(05)
[5]RAFT聚合制备嵌段共聚物PS-b-PNIPAAm[J]. 冯霞,马绍玲,王兆光. 天津工业大学学报. 2016(01)
[6]硅烷偶联剂改性空心SiO2纳米球对纯丙乳液性能的影响[J]. 张斐,李保山. 涂料工业. 2013(08)
[7]乙烯基硅烷改性丙烯酸酯乳液的合成及性能研究[J]. 金旭,甘华华,胡宗超,段芳勇,王彩红,鲁圣军. 胶体与聚合物. 2013(01)
[8]硅橡胶的研究进展[J]. 王香爱,张洪利. 中国胶粘剂. 2012(09)
[9]氟改性羟基丙烯酸乳液的研究[J]. 贺亮洪,梁亮,曾凡初,齐增清,弋天宝. 涂料工业. 2011(07)
[10]硅烷偶联剂的研究进展[J]. 殷榕灿,张文保. 中国科技信息. 2010(10)
硕士论文
[1]互穿网络型涂料印花粘合剂的研制及应用[D]. 钟欣.东华大学 2016
[2]有机硅改性苯丙乳液的合成及在涂料中的应用[D]. 高同洛.陕西科技大学 2014
本文编号：3521098
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