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在改性硅溶胶丙烯酸乳液方面的研究

编辑:浙江德立信微纳科技有限公司  时间:2019-01-21

  丙烯酸乳液是功能优良而环保的乳液,但受制于zui低成膜温度,制造漆膜的机械功能受到影响。有效核壳乳液颗粒以进步之,但有限,而用纳米级无机颗粒进行改性,效果很显著。改性硅溶胶是纳米级二氧化硅颗粒在水中的分散体,大多用碱,如氢氧化钠将其pH调整为8~10,使二氧化硅成为HSiO3-而带有很强的负电荷,相互排斥而安稳化[1]。所以它的分散稳定程度与pH密切相关,图1是它的相对凝胶时间与pH的联系。从图1中可见:它在惯例乳液的pH下很不安稳。所以将它机械地混入惯例乳液中,只要在低浓度下或在某一商标的乳液中,才有一定的稳定性。前者是因为相遇的时机较少;后者可能是乳液中的外表活性剂在颗粒上的吸附而改变了界面状态。

  图1pH与硅溶胶的稳定性相互联系

  硅溶胶颗粒外表的硅醇基可与多缩乙二醇醚非离子外表活性剂的醚键构成氢键合[1],并更易与磺酸盐阴离子外表活性剂的磺酸基构成氢键合[2]。此外,硅溶胶颗粒的等电点pH很低(见图1),所以总是带负电荷。当乳液中有多价阳离子时,可作为桥梁将阴离子外表活性剂吸附在硅溶胶颗粒上。这些吸附上去的外表活性剂分子的亲油基处于外侧,所以立即与另一外表活性剂的亲油基进行亲油缔合,构成了双层结构(bilayer)而安稳了硅溶胶颗粒的涣散,如图2所示。

  图2吸附胶束构成示意图

  这些吸附在固体外表的外表活性剂双层结构,具有惯例胶束的特性,也有增溶作用,可以增溶乙烯基单体,也可以进行种子乳液聚合。这样就将硅溶胶的纳米二氧化硅颗粒在良好涣散态下引入了乳液颗粒中。美国专利5856379就是以磺酸盐阴离子外表活性剂先将硅溶胶颗粒制成吸附胶束后,再进行种子乳液聚合。在该专利中,还在吸附胶束中引入乙烯基硅偶联剂。硅偶联剂以水解所发生的硅醇基与硅溶胶的二氧化硅颗粒上的硅醇基缩合,以处于外侧的亲油基与外表活性剂的亲油基进行亲油缔合而夹杂在吸附胶束中有序地排列在乳液中。它的乙烯基在随后的乳液聚合中进入聚合物分子。这样两方的共价键更增强了二者的界面结合力,提高了漆膜的机械性质。


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