功能化聚丙烯酸酯与TEO的sol-gel反应

摘要

在丙烯酸单体转化率达到70％时，加入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)与单体发生共聚制备SiOH表面功能化聚丙烯酸酯乳液(PAES)，然后再与正硅酯乙酯(TEOS)发生缩聚反应，制备了无机SiO2表面覆盖聚丙烯酸杂合乳液(PAES/SiO2)。透射电镜(TEM)图显示，乳胶粒表面被一层无机硅层覆盖;部分乳胶粒之间通过Si-O-Si交联键连接而互相紧挨。傅里叶红外光谱(FTIR)结果表明，KH570全部与丙烯酸单体发生了共聚，加入TEOS后，发生了缩聚反应，形成了Si-O-Si交联键。考察了KH570和TEOS浓度对杂合乳液及其涂膜性能的影响。结果表明：PAES乳液粒径随着KH570浓度的增加而增加，涂膜的耐水、耐乙醇性能和光泽在w(KH570)=3％时最佳，涂膜表面的平均粗糙度(Averageroughness,Ra)和均方粗糙度(Root mean squareroughness，Rq)分别为1.318 nm和1.680 nm，且随着KH570浓度的增加而增加;PAES/SiO2杂合乳液粒径随着TEOS浓度的增加而略有增加，当w(TEOS)=30％时，涂膜的耐水、耐乙醇性能、交联度、硬度和光泽等性能指标均为最佳，涂膜表面的Ra和Rq有较大幅度的增加，且涂膜表面存在连续的聚丙烯酸酯组分、硅的低聚物组分和形成Si-O-Si交联结构的无机硅组分。热失重(TGA)曲线说明，PAES/SiO2杂合涂膜具有更好的热稳定性能。