納米SiO-,2--丙烯酸-聚氨酯復(fù)合材料的研究.pdf

1、本實驗采用溶膠-凝膠法，通過正硅酸乙酯(TEOS)的水解-縮合過程生成初級的納米二氧化硅溶膠粒子，乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)對其表面改性后，用丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚物進一步對其表面進行包裹，最終得到了穩(wěn)定的、功能化的水性納米二氧化硅溶膠。 通過對合成工藝的研究，確定了最佳的反應(yīng)參數(shù)。TEOS與H2O最佳體積比為1/20，室溫下反應(yīng)12小時后加入硅烷偶聯(lián)劑，加入量為形成單分子層，反應(yīng)時間為24h；采用

2、十二烷基硫酸鈉(SDS)做為體系的乳化劑，加入量為體系總質(zhì)量的3-4％；丙烯酸類單體采用饑餓態(tài)半連續(xù)加料方式，單體和A-151體積比為1時，單體轉(zhuǎn)化率和包覆納米SiO2的程度最優(yōu)。 對納米粒子進行紅外光譜(FT-IR)、熱重分析(TGA)、X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)等表征，確定SiO2粒子以無定型態(tài)存在，對納米SiO2表面的改性并沒有改變其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)；SiO2平均粒徑18nm，呈單分散性；在SiO2粒子的表面上已經(jīng)

3、成功接枝了約5.42％A-151，高分子在復(fù)合顆粒的包覆率大約30.59％。 在成功制備納米SiO2溶膠的基礎(chǔ)上，采用原位聚合和直接共混兩種方法制備了納米SiO2-丙烯酸/聚氨酯(SPUA)復(fù)合乳液。研究了不同用量、不同方式添加納米SiO2后對PUA乳液及其涂膜性能的影響。 實驗所制備的納米復(fù)合乳液固含量為30％左右，pH為6.5-7.5，室溫乳液貯存穩(wěn)定性大于6個月。通過對乳液粘度的測定表明SPUA復(fù)合乳液具有觸變性；

4、兩種制備方法所得到的SPUA乳液的粘度都是隨著納米二氧化硅加入量的增加先緩慢上升再下降，當加入量超過1.5％后又迅速升高；在納米二氧化硅加入量相等的條件下，原位聚合得到乳液的粘度要大于共混所得到的乳液粘度。 紅外光譜對涂膜的結(jié)構(gòu)表征證實了SiO2對PUA官能團的影響。熱重分析表明，PUA材料中復(fù)合納米SiO2后，材料的熱分解溫度明顯升高，材料的熱穩(wěn)定性增強。通過差示掃描量熱儀(DSC)測定材料的玻璃化溫度(Tg)顯示，無論二氧化

5、硅以哪種加入方式，對PU軟段的玻璃化溫度(Tg1)并沒有多大的改變，但是卻影響了PA的玻璃化溫度(Tg2)和PU硬段的玻璃化溫度(Tg3)。原位聚合法和共混法的Tg2極值分別出現(xiàn)在當納米SiO2的加入量為1％和1.5％，比純的PUA分別提高了12.8℃和30.8℃；Tg3極值出現(xiàn)在當納米SiO2的加入量為1％和3％，比純PUA分別增大了21.6℃和32.4℃。當納米SiO2的加入量為1％時，原位聚合法得到的涂膜吸水率最低，耐水性最好。二