有机硅改性丙烯酸酯微乳液的制备、表征及应用

摘要

丙烯酸酯乳液具有一系列优异性能，在涂料、粘合剂、皮革加工和织物处理等方面得到广泛应用，但丙烯酸树脂主链结构和极性侧基严重影响了其性能的发挥；有机硅烷结构中Si-Si键能远远大于丙烯酸酯中单体中C-C键能和C-O键能，具有良好的耐热性、耐紫外光老化性、疏水性和稳定性，而且表面张力小，水及其它污染物不易附着。论文将丙烯酸酯和有机硅烷这两类极性相差很大的单体进行微乳液聚合改性，制备兼具两者优异性能的有机硅改性丙烯酸微乳液，并初步应用于金沙土遗址室内重塑土的加固试验。由于所合成的有机硅改性丙烯酸微乳液为水分散体系，使用后无VOC排放的问题，符合当前环境保护的要求，在理论和应用上都具有重要的意义。论文取得的主要研究成果如下： 1．系统讨论了表面活性剂、助表面活性剂、有机硅(硅烷KH570)、反应温度等因素对有机硅改性丙烯酸酯微乳液溶油量的影响，优化了有机硅改性丙烯酸酯微乳液组分配比。研究结果表明，有机硅改性丙烯酸酯微乳液的较佳配比为：单体的质量分数为20﹪(以水溶液质量计)，苯乙烯和丙烯酸丁酯单体质量比为7∶3； OP-10和SDS复合表面活性剂的质量分数为10﹪(以水溶液质量计)，OP-10∶SDS质量比为1∶1；助表面活性剂正戊醇与表面活性剂质量比为1∶2，可以得到半透明、性能稳定的微乳液。 2．采用正相微乳液法，以半连续法和全批量法微乳液聚合方式低温合成了半透明的有机硅改性丙烯酸酯微乳液。研究表明，采用过硫酸铵-亚硫酸氢钠氧化还原引发剂进行有机硅丙烯酸酯微乳液聚合，反应温度为70℃时，反应80分钟单体转化率可达到90﹪以上。制备的有机硅改性丙烯酸酯微乳液具有耐酸碱、耐电解质、耐稀释、耐离心稳定性等优良性能，但半连续法微乳液聚合方式制备的有机硅改性丙烯酸酯微乳液性能优于全批量聚合方式。 3．研究表明，随着硅烷偶联剂KH570的含量从3﹪增加到12﹪，有机硅改性丙烯酸酯微乳液的电解质稳定性增加，胶膜的热稳定性提高，但胶膜的透光率和微乳液耐酸碱稳定性有所降低。热处理可进一步促进SiOR基团或SiOH的水解和缩合反应，提高微乳液涂膜的交联程度和交联密度，热稳定性提高。 4．对室内重塑土加固试验表明，加固土的颜色变化较小，微乳液对重塑土的渗透速度较快，1h内渗透深度可达2cm，微乳液能够填充土颗粒间的孔隙，并起到支撑作用，加固土的抗压强度提高；此外加固土还具有较好的耐酸碱性。

目录

文摘

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第1章引言

1.1微乳液聚合的研究现状及发展趋势

1.1.1微乳液聚合特点

1.1.2微乳液聚合机理

1.2有机硅改性丙烯酸酯微乳液研究现状及发展趋势

1.2.1有机硅改性丙烯酸酯聚合物的结构

1.2.2有机硅改性丙烯酸酯微乳液合成与制备方法

1.2.3有机硅改性丙烯酸酯微乳液研究进展

1.3立题依据

1.4研究内容及技术路线

第2章有机硅改性丙烯酸脂微乳液的配比确定

2.1原料与设备

2.1.1原料与试剂

2.1.2试验和测试仪器

2.1.3测试设备

2.2有机硅改性丙烯酸酯微乳液溶油量测定

2.3结果与讨论

2.3.1表面活性剂质量分数对微乳液溶油量的影响

2.3.2非/阴离子表面活性剂比例对微乳液溶油量的影响

2.3.3助表面活性剂对微乳液溶油量的影响

2.3.4KH570含量对微乳液溶油量的影响

2.3.5 ST/BA单体比例对微乳液溶油量的影响

2.3.6反应温度对微乳液溶油量的影响

第3章有机硅改性丙烯酸脂微乳液聚合研究

3.1原料与设备

3.1.1原料与试剂

3.1.2试验和测试仪器

3.2有机硅改性丙烯酸酯微乳液的合成

3.3性能测试和表征方法

3.4结果与讨论

3.4.1有机硅改性丙烯酸酯微乳液的反应动力学

3.4.2合成方法对微乳液聚合稳定性和粒径的影响

3.4.3ph值对微乳液稳定性的影响

3.4.4 KH570含量对微乳液聚合过程的影响

3.4.5合成方法和KH570含量对微乳液的离心稳定性的影响

3.4.6 KH570含量对微乳液的耐电解质稳定性的影响

3.4.7 KH570含量对微乳液的耐酸碱稳定性的影响

3.4.8 KH570含量对微乳液的稀释稳定性的影响

3.4.9 KH570含量对微乳液胶膜的热稳定性的影响

3.4.10热处理方式对微乳液胶膜耐热性的影响

3.4.11KH570含量和热处理方式对微乳液胶膜FTIR的影响

3.4.12 KH570含量对微乳液胶膜透光性的影响

第4章有机硅改性丙烯酸脂微乳液在金沙土遗址保护中的初步应用

4.1土遗址保护材料及其现状

4.1.1无机材料

4.1.2有机高分子材料

4.1.3有机硅树脂

4.1.4其它的有机聚合物材料

4.2有机硅改性丙烯酸酯微乳液对金沙土遗址室内重塑土加固试验

4.3加固土样的性能测试及其评价

4.3.1扫描电镜分析

4.3.2颜色变化

4.3.3重量变化

4.3.4渗透速度

4.3.5抗压强度测试

4.3.6持水量变化

4.3.7耐酸碱性

4.3.8有机硅改性丙烯酸酯微乳液加固机理探讨

结论

致谢

参考文献

附录攻读硕士学位期间发表的学术论文