有机硅A-171改性丙烯酸酯乳液的研究开题报告

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1. 研究目的与意义

随着聚合技术的不断完善和发展，以及人们对环保产品的重视，丙烯酸树脂的改性受到人们的广泛关注。丙烯酸酯乳液作为乳胶涂料的基料，具有良好的耐候性、透明性、耐化学性和成膜性，在外墙涂料的应用中占主导地位；而且价格低廉，合成工艺简单，应用广泛且符合环保要求。但由于其结构一般为链状线型结构，属于热塑型材料，对温度极为敏感，会出现热粘冷脆的现象。另外，丙烯酸酯所成的膜不耐有机溶剂的作用，在有机溶剂的作用下会发生溶胀现象，故存在一些缺陷。为克服上述缺陷并满足一些特定的需要，扩大其应用范围，对丙烯酸酯乳液进行改性成为研究热点。

丙烯酸脂是一种粘结性强、成膜性好的高分子材料，原料来源丰富，成本相对较低，目前在涂料领域得到了广泛的应用。但其耐热性、耐寒性、耐溶剂性等不够理想。同时，树脂具有回黏性，漆膜存在耐沾污性能差等缺陷，这些都影响了它在外墙涂料和其他条件较苛刻的领域中的应用。在有机硅树脂中，由于Si-O键能(450kJ/mol)远大于C-C键能(345kJ/mol)和C-O键能(351kJ/mol)，从而具有高度的柔韧性、耐高温性、耐低温性、耐化学品性及耐紫外光和红外辐射、耐氧化降解等性质，并且其表面能低，涂层不易积尘，具有耐沾污性等优点。但是有机硅树脂存在着粘结性和成膜性较差等缺点，并且价格较昂贵。所以，用有机硅材料对丙烯酸树脂进行改性，不仅可以消除丙烯酸树脂的一些缺陷，而且可进一步提高丙烯酸树脂的性能。将有机硅引入丙烯酸酯聚合物的主链或侧链上，制备的有机硅改性丙烯酸酯乳液兼具两者的优点，且成本大大降低，可用于建筑涂料、织物涂层、皮革涂饰等领域。

有机硅氧烷主链为SiOSi键，具有高度的柔顺性，它的耐高低温性能好，而且由于表面张力小，水及其他污染物不易附着，所以有机硅树脂具有良好的防潮性、抗水和水汽性。再加上聚硅氧烷分子体积大，内聚能密度低，使它具有优异的耐污性、高度的疏水性和良好的透气性。采用多官能团有机硅氧烷功能性单体对聚丙烯酸酯乳液进行改性,可显著提高改性后的聚丙烯酸酯乳液及乳胶涂料的性能，如涂膜的透气性、耐水性、耐化学溶剂性、耐候性和耐沾污性等，加之活性硅氧烷水解形成的硅醇与基料聚合物和颜填料表面的活性基团反应形成SiOSi强化学键，从而提高了涂膜的附着力和机械强度。将丙烯酸酯类和有机硅氧烷这两类极性相差很大的单体进行乳液共聚，制备兼有两者优异性能的新材料，在理论和应用上都有重大意义。

2. 国内外研究现状分析

聚合物乳液由于其合成技术的优越性，加之其产品种类众多、用途广泛，已在国民经济中发挥着巨大的作用，相关的技术进步使得聚合物乳液研究与开发格外活跃。国内外学者进行了大量深入的研究，利用有机硅、有机氟、聚氨酯等对丙烯酸树脂进行改性，取得了比较好的效果。

micheal曾用甲基三甲氧基硅烷通过乳液聚合改性聚丙烯酸酯胶乳，制得室温固化胶膜，并发现胶膜的力学性能与硅氧烷用量有关；孔祥正等采用种子乳液聚合法制备出了丙烯酸酯/聚硅氧烷的核/壳乳液，该乳液胶膜与聚硅氧烷胶膜相比，在硬度、吸水倍率等方面有很好的一致性。张臣等采用连续乳液聚合法合成了有机硅改性丙烯酸酯微乳液,讨论了聚合条件、有机硅和聚合物浓度对硅丙微乳液合成的影响。王倩等采用含乙烯基官能团的有机硅单体，与甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和丙烯酸羟基酯等单体以种子乳液聚合的方法进行共聚，合成了有机硅改性丙烯酸酯共聚乳液，考查了有机硅单体用量对乳液机械稳定性、热稳定性、电解质稳定性和冻融稳定性的影响，同时还考查了乳液胶膜的机械性能和吸水率的改进。

有机硅改性后的物质有很多优异的性能，引起了国内外许多学者的高度重视和浓厚兴趣。到目前为止，已有许多文献报道，在对有机硅乳液的研究过程中，相继出现了有机硅的微乳液，共混乳液、共聚乳液以及复合乳液。chengyoukan等利用八甲基环四硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸酯直接进行共聚，得到了稳定的有机硅改性丙烯酸酯乳液，并考查了不同加料方式对乳液稳定性的影响。核壳乳液聚合实际上是种子乳液的发展，种子乳液聚合中种子胶乳的制备和后继的正式聚合采用了同一种单体，结果仅使粒子长大。而核壳乳液聚合则是在后继正式聚合时用另一种单体，在核和壳间形成某种接枝层，从而增加了两者的相溶性。用核壳乳液聚合得到的乳液和常规乳液聚合得到的乳液的最大差异在于核壳乳液的成膜温度低、抗回黏性好。

3. 研究的基本内容与计划

1)乙烯基三甲氧基硅烷改性丙烯酸乳液的制备以及a-171用量对性能的研究

2)在氧化反应引发体系中有机硅加入次序对乳液性能的影响分析

3)不同反应体系中有机硅改性丙烯酸酯乳液涂膜的制备以及涂膜性能的研究

4. 研究创新点

目前，在多官能团有机硅功能单体对丙烯酸酯乳液进行改性的研究中，主要是利用含乙烯基官能团的有机硅功能单体或预聚体与丙烯酸酯类单体进行乳液共聚。

乙烯基三甲氧基硅烷（a-171），具有酯味的无色透明液体，遇水缓慢水解，生成相应的硅醇。

可溶于甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯、丙酮等有机溶剂，可与丙烯酸系列单体共聚，制成特种外墙涂料，称之为硅丙外墙涂料。