具有高耐擦洗性和优异热储稳定性的绿色环保型乳液的制备与应用
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引言
随着社会的发展,环境污染日益严重,世界各国对涂料的有机挥发物(VOC)含量做出了限定,无机涂料属于环境友好型涂料,以其优异的环保性能成为涂料发展的方向之一。目前国内对无机涂料的分类主要以成膜物质来区分,一类是以碱金属硅酸盐(硅酸钾、硅酸钠)为主要粘结剂;另一类是以硅溶胶为主要粘结剂,即以胶体二氧化硅水分散液为成膜物质,并添加固化剂、填充料、颜填料以及少量苯丙乳液等制备的无机涂料。硅溶胶涂料成本高,国内使用并不广泛,硅酸钾乳液涂料以低成本、环保无毒、低VOC等性能在国内有很大市场,但硅酸钾乳液涂料为无机-有机复合型成膜的方式,二者形成Si-O-Si空间网状漆膜,易导致有机-无机两相分层以及涂料中粉料下沉等现象,致使涂料贮存稳定性差。
目前为止,大部分研究都集中于无机涂料中各种填充料对贮存稳定性的影响,如杨川等讨论了不同种类胶体二氧化硅和改性硅酸钾以及不同增稠剂、颜填料等对其热贮稳定性的影响。
本研究主要讨论不同制备条件下的苯丙乳液对无机涂料热贮稳定性的影响,采用传统种子乳液聚合工艺合成苯丙乳液,采用热引发的聚合方法,通过改变乳液中的成分以及用量,如加入功能性单体BGDMA以及硅烷偶联剂,改变乳化剂的种类等方法,探究了苯丙乳液对无机涂料体系各项性能的影响,尤其是贮存稳定性以及耐擦洗等性能。
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实验部分
1.1 乳液的制备
依次在三口烧瓶中加入乳化剂及水搅拌均匀。随后依次加入St、2-EHA、AA、BGDMA、硅烷偶联剂等单体,充分搅拌,制成预乳液静置备用;在装有回流冷凝管、温度计及定速搅拌装置的2 L反应釜中加入水及乳化剂,水浴升温至80 ℃;待温度稳定之后,加入5%的预乳液搅拌10 min,之后加入种子引发剂,开始引发反应;反应稳定15 min之后,开始滴加剩余的预乳液及过硫酸钠水溶液,反应温度保持在80~85 ℃,反应持续3 h;反应结束后,再次滴加过硫酸钠水溶液,并保温1 h;之后降温到60 ℃,滴加t-BHP与SFS,消除未反应单体,并保温0.5 h;然后再次滴加t-BHP与FF-6,保证残余单体完全消除,保温0.5 h;最后降温到室温,加入固含为15%的氢氧化钠调节pH到7~8,过滤得到最终的乳液产品。
1.2 乳液对比样品的制备
乳液一基础配方如表1所示。
表1基础配方
乳液二在乳液一的基础上加上功能单体BGDMA与硅烷偶联剂174;
乳液三在乳液二的基础上改用不同种类的乳化剂,将乳化剂WR-7....
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