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研究柔性硅丙外墙乳胶涂料的制备及性能

时间:2011-07-11 11:18:41 来源: 作者:小辉点击:次

2.1核壳结构的设计

采用相同的配方组成分别制成常规共聚乳液、软核硬壳型乳液及硬核软壳型乳液（核壳型乳液的硅单体加在壳层单体中），再将所得的乳液制成20%PVC（颜料体积浓度）的柔性硅丙外墙乳胶涂料，对所得涂料的性能进行比较，结果见表1。

表1不同乳胶粒子结构对涂料性能的影响

由表1可以看出：乳胶粒子的结构设计对乳液及用其制备的柔性硅丙外墙乳胶涂料的性能影响较大。常规共聚乳液由于其乳胶粒子呈均相结构，链段的柔韧性较好，因而用其制备的涂料断裂伸长率较高，但均相聚合物对温度比较敏感，容易回粘发软，所以涂膜耐沾污性较差；软核硬壳型乳液在成膜时，硬壳形成连续相，软核交织在连续相中，有部分软相会暴露在涂膜表层，因此用其制备的涂膜虽然拉伸强度较高，但耐沾污性一般，断裂伸长率也较差；对于硬核软壳型乳液来讲，由于较软的壳层在乳胶粒子中所占的比重较大，所以乳液易于成膜，软壳在成膜后将硬核包裹在其中，硬相赋予涂膜较高的拉伸强度，因而涂膜既具有较高的断裂伸长率又具有较高的拉伸强度。此外，壳层单体中的硅氧烷基团在成膜过程中会向涂膜表层迁移，降低了涂膜的表面能，还能减少由于紫外光的照射对涂膜造成的破坏，所以涂膜还具有较好的耐沾污性、耐水性及耐候性等性能。但如果硬核软壳型乳液核相的Tg值设计得太高，则核相在没有成膜助剂的帮助下不易成膜，包裹在软壳层中只能起到填充作用，就相当于提高了涂料的PVC，涂膜的拉伸强度反而会大大降低。因此，在设计柔性硅丙乳液的乳胶粒子结构时，应将乳胶粒子设计成硬核软壳型，但硬核的Tg值不能过高，最好能在常温下成膜。

2.2有机硅单体含量的影响

本实验选用的有机硅单体为乙烯基三乙氧基硅烷（A-151），在乳胶粒子壳层聚合阶段加入。其含量对乳液合成稳定性及乳液性能的影响见表2。

表2不同有机硅含量乳液及涂膜的性能比较

注：A-151加量是指占乳液固体量的质量百分数。

从表2可以看出：随着A-151用量的增加，涂膜的耐水性和耐沾污性得到提高，但聚合过程中产生的凝胶量也随之增加，凝胶量的增加会影响聚合过程的稳定性，严重时会导致乳液胶化破乳。此外，A-151的加入使乳液在成膜后还会随着时间的延长进行缓慢的交联反应，使涂膜的拉伸强度、耐水性、耐溶剂性等性能提高，柔韧性则会变差。所以在制备柔性硅丙涂料时，选择合适的有机硅单体含量对硅丙乳液很关键。本试验选择1#、3#和5#3种乳液，按照相同的配方分别制备20%PVC的柔性硅丙涂料，其涂膜的断裂伸长率及拉伸强度随时间的变化关系见表3。从表3可以看出：3种涂膜在放置7d后测出的拉伸强度及断裂伸长率几乎没有差异，但随着时间的延长，涂膜内部乳胶粒子间发生缓慢的交联，随着交联反应进行，涂膜的拉伸强度增强，断裂伸长率降低。从表3还可以发现：两星期后3种涂膜的拉伸强度及断裂伸长率均随时间的变化开始有了明显的差异，而且涂膜中有机硅含量越高，这种差异也越明显。随着交联反应趋向完全，涂膜的性能也最终达到一个相对的平衡值。