改性硅丙乳液合成及高耐候性外墙乳胶涂料制备的研究

【摘要】：涂料水性化技术在过去的三十年里得到了迅速的发展，由于对环境法规的日益重视，乳胶涂料特别是外墙乳胶涂料获得了广泛的应用。外墙采用水性涂料装饰是建筑涂料发展的必然趋势，高耐候性外墙乳胶涂料由于其优异的耐候性能具有巨大的应用前景。 有机硅改性的丙烯酸酯(硅丙)乳液具有优异的耐候性和抗沾污性，是一种理想的外墙涂料基料。为合成硅丙乳液，本文对具有核壳结构的丙烯酸酯乳液首先进行研究，乳化剂是乳液稳定性主要影响因素，因此对乳化剂的影响进行了全面的探讨，包括乳化剂的浓度、阴离子型与非离子型乳化剂的比例对乳液机械稳定性、钙离子稳定性的影响；并对聚合工艺中反应温度、引发剂浓度、乳化剂浓度对聚合速率、转化率的影响进行了研究。讨论了乳液固含量对乳液聚合、乳液粘度的影响。 八甲基环四硅氧烷(D4)是有机硅工业中的一类重要原材料，通过预乳化和开环反应，合成了D4聚硅氧烷；对影响聚合的引发剂、复合乳化剂、反应温度进行了研究；对端羟基聚硅氧烷乳液共混和接枝改性丙烯酸酯乳液性能及乳胶涂料性能研究表明，D4是一种好的有机硅共单体，尽管与丙烯酸酯没有足够的交联点，对乳液的耐候性和抗沾污性仍有明显改善。 选择有机功能性硅烷(OFS)作为交联剂来改善聚硅氧烷与丙烯酸酯的相容性，采用气相色谱(GC)跟踪分析硅氧烷的水解和缩聚。通过OFS的乙烯基和硅醇键，D4与丙烯酸酯表现出好的相容性，涂膜差热分析(DSC)只出现一个玻璃化转变温度。通过涂膜热分析(TA)研究硅丙乳液的热稳定性，结果与国外产品比较，具有一致的热稳定性。 基于对硅丙乳液性能(如最低成膜温度、玻璃化转变温度、乳胶粒子粒径、乳液稳定性、耐候性等)的认识，选择硅丙乳液作为外墙涂料基料。选择对比颜料体积浓度(PVC／CPVC)作为研究方法，对乳胶涂料的光泽、耐洗刷性、遮盖力进行了研究。由于乳胶涂料稳定性的重要性，对分散剂、增稠剂进行了重点研究，对分散剂和增稠剂类型、搭配、三类缔增稠剂(HEUR、HASE、HEC)的平衡时间进行了讨论，采用正交分析方法确定了分散剂最佳用量。在小试性能稳