核壳结构硅丙乳液的研制及纳米改性研究

【摘要】：以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、八四基环四硅氧烷(D4)、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(YDH-570)及乙烯基三乙氧基硅烷(YDH-151)为主要原料,配合适当的乳化剂、引发剂和其它助剂,用种子乳液聚合的方法制备了具有核壳结构的有机硅改性丙烯酸酯乳液(简称硅丙乳液)。TEM观察结果显示,硅丙乳胶粒子呈明显的核壳结构,内核层为丙烯酸酯聚合物,外壳层为有机硅聚合物。硅丙乳液配方中各组分的用量对乳液的性能有重要影响。实验结果表明,乳化剂的种类和用量、软硬单体配比、有机硅用量及乳液聚合工艺等因素对乳液聚合及乳液的性能有着重要影响。综合考虑乳液的成本和性能因素,确定了核壳结构硅丙乳液的配方及聚合工艺。 用硅烷偶联剂对纳米TiO2进行了表面处理,在其表面接枝上具有反应性的有机官能团,改善了它与有机介质的相容性。利用纳米TiO2的表面聚合反应,采用原位聚合的方法,制备了具有核壳结构的纳米TiO2/硅丙复合乳液。乳液中存在着普通乳胶粒子和以无机纳米粒子为核、丙烯酸酯聚合物为内壳、有机硅聚合物为外壳的多层核壳结构乳胶粒子。通过控制乳化剂的用量,可以控制乳胶粒子的形态。表征了纳米TiO2/硅丙复合乳液的紫外线屏蔽、杀菌及降解甲醛的特殊性能。测试结果表明:该复合乳液的紫外线屏蔽性能优异,杀菌和降解甲醛效果也很显著。在较短的时间内,含量为聚合物质量1%的复合乳液杀菌效率达到95%,稀释一倍后的乳液对甲醛的降解率为47%。其杀菌 WP=4 和降解甲醛的功能来源于纳米TiO2的光催化作用。纳米TiO2/硅丙复合乳液可作为高档环保涂料的基料,起到净化环境的功效。