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有机硅—丙烯酸酯共聚水乳液的制备及应用

潘月雷  
【摘要】:本课题利用工业品含氢硅油制备有机硅改性甲基丙烯酸烯丙酯单体(即甲基丙烯酰氧烃基硅油),并与其他丙烯酸酯单体进行乳液聚合,从而得到有机硅-丙烯酸酯共聚水乳液,初步考察其对石质文物保护的应用性能。采用单因素实验考察工艺影响因素,得出甲基丙烯酰氧烃基硅油以及有机硅-丙烯酸酯共聚水乳液的最佳制备工艺。并对共聚水乳液涂膜的透气透水性、共聚水乳液对加固层的渗透性以及其他应用性能进行初步探索研究。 利用含氢硅油和甲基丙烯酸烯丙酯制备甲基丙烯酰氧烃基硅油,在不加阻聚剂的情况下,通过加入溶剂甲苯可有效阻止反应过程中的凝胶化现象。通过研究催化剂用量、反应温度、反应时间、溶剂使用量以及含氢硅油含氢量等因素与产率的关系,获得了最佳制备工艺:催化剂用量为甲基丙烯酸烯丙酯的0.0038%mol,含氢硅油滴加时间为1.0h,滴加温度控制在60~70℃,滴加结束后升温至88℃,反应时间为2.5h。此工艺下,甲基丙烯酰氧烃基硅油的产率为83.77%。 利用甲基丙烯酰氧烃基硅油和丙烯酸酯单体制备有机硅-丙烯酸酯共聚水乳液,研究得出采用预乳化半连续滴加法可以控制反应过程的稳定性;通过研究引发剂用量、乳化剂用量、软硬单体配比、反应温度、有机硅用量等因素与乳液基本性能之间的关系,获得最佳制备工艺并制得有机硅-丙烯酸酯共聚水乳液,即引发剂用量为单体总质量的0.2%,乳化剂用量为单体总质量的3%,软硬单体配比为34:66,反应温度在70~75℃之间。 对有机硅-丙烯酸酯共聚水乳液的使用粘度、渗透性、透气透水性、耐化学试剂性等应用性能研究。结果表明:将有机硅引入到丙烯酸酯链中,其应用性能有了明显的改善。同时与当前最广泛使用的文物保护材料B72进行应用性能对比,有机硅用量分别为单体总质量的8%和10%的有机硅-丙烯酸酯共聚水乳液的渗透性、透气透水性优于B72,其中有机硅用量为8%时的渗透性、透气透水性最为理想。因此,利用含氢硅油、甲基丙烯酸烯丙酯以及丙烯酸酯单体制得的有机硅-丙烯酸酯共聚水乳液的使用粘度、渗透性、透气透水性以及耐化学试剂性达到了预期的目的。


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