綠色環(huán)保型納米SiO2改性丙烯酸乳液的研究

  為了改善丙烯酸涂料耐候性、耐熱性和耐摩擦性差的缺點,同時保留其優(yōu)點,可用無機納米二氧化硅SiO2對丙烯酸涂料進行改性,使其同時具有丙烯酸乳液和無機納米粒子兩者的優(yōu)良性能.納米SiO2/丙烯酸酯復合乳液以水為介質(zhì),具有價廉、安全無污染綠色環(huán)保及使用方便等優(yōu)點.但納米SiO2粒子一般具有親水性,而丙烯酸樹脂等有機高聚物具有親油性,故在未經(jīng)任何處理的情況下,納米SiO2粒子很難穩(wěn)定分散于丙烯酸酯中,它們之間存在嚴重的相分離現(xiàn)象.復合乳液的聚合過程中,無機物和有機物表面性質(zhì)上的差異影響其封裝效率,從而影響了復合乳液的穩(wěn)定性,難以發(fā)揮無機/有機復合材料的優(yōu)良性能.通過對納米SiO2進行表面改性,可以改善其與有機物的結合,可以較好的制備出無機一有機的納米SiO2/丙烯酸酯復合乳液.

納米二氧化硅的制備及表面改性

  分別量取5 ml質(zhì)量分數(shù)為25%的氨水和 20ml無水乙醇加人裝有攪拌器、溫度計和滴液漏斗的三口燒瓶中,緩慢攪拌.再分別量取6 ml TEOS和20 ml無水乙醇于小燒杯中混合均勻后,移入滴液漏斗中,緩慢滴加,在35℃水浴中反應完全.

  用十六烷基三甲基溴化銨對制備的納米SiO2進行表面改性.

聚丙烯酸酯復合乳液的制備

  單體預乳化:向三口燒瓶中加入一定量的NaHCO3,0.60 g 十二烷基苯磺酸鈉和0.4 ml OP一10乳化劑,攪拌,用NaOH 溶液調(diào)節(jié)體系pH至9～10,水浴升溫至35℃.加入9.4 ml甲基丙烯酸甲酯和12.4 ml丙烯酸丁酯,快速攪拌,預乳化30min.倒出2/3預乳化液,并移入滴液漏斗中.

  乳液復合:向三口燒瓶中加入改性的納米SiO2,快速攪拌30 min.水浴升溫至75℃,加入一定量的引發(fā)劑,反應0.5 h后,開始緩慢滴加單體預乳化液﹐并每隔1 h補加一次引發(fā)劑水溶液.反應4h,保溫30 min,冷卻.

SiO2改性前后的紅外譜圖

  對TEOS水解生成的納米SiO2和經(jīng)十六烷基三甲基溴化銨表面改性的納米SiO2進行紅外光譜(FT一IR)分析.

  由圖1可以看出﹐在3439 cm-1處出現(xiàn)羥基的特征峰,在900~1000 cm-1處出現(xiàn)Si-OH鍵的彎曲振動峰.據(jù)此可知,納米SiO2顆粒表面存在大量的羥基.比較改性前后紅外譜圖3000~3450 cm-1處的羥基峰,發(fā)現(xiàn)改性后的羥基峰強度明顯變?nèi)?/span>,說明納米SiO2表面的羥基參與了反應.

  將正硅酸乙酯水解形成的并經(jīng)十六烷基三甲基溴化銨表面改性的納米 SiO2引人到丙烯酸酯乳液合成過程中,可制備無機一有機的納米SiO2/聚丙烯酸酯復合乳液

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