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硅溶胶&有机硅用于改性丙烯酸树脂复合材料制备

编辑:银丰技术部来源:银丰技术 浏览次数: 日期:2020-07-23

丙烯酸树脂具有成膜性、保色性好,光泽高,粘结性能优异等优势,丙烯酸树脂涂料有优良的耐候、耐污染和耐溶剂性,应用广泛;但存在硬度偏低、附着力差、机械强度不好和热稳定性欠佳等缺陷,限制了进一步应用,通过其进行改性可以改善相关性能。硅溶胶是硅酸多分子聚合物的胶体溶液,具有无毒、硬度高、机械强度好、耐热性佳等特点,但它是亲水的无机相,很难直接与有机单体发生作用,同时它存在涂膜易龟裂等缺点。有机硅中的硅烷偶联剂是一类分子中同时含有两种不同化学性质的基团的硅烷,其中含有硅氧烷键的一端很容易与硅溶胶表面作用,通过有机硅的架桥作用,可以将无机相的硅溶胶接枝到丙烯酸树脂上,制备出无机-有机改性丙烯酸树脂复合材料,提高丙烯酸树脂的硬度、附着力、耐冲击力等性能。

选择有机硅γ−甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570) 为偶联剂时,可以得到的性能稳定得复合材料。有机硅 KH570 中含有不饱和的 C═C 双键,在聚合反应过程中双键易打开,参与到丙烯酸及其酯类单体的自由基聚合过程中,从而连接到丙烯酸树脂分子链上。同时,有机硅另一端的烷氧基发生水解反应,形成的硅羟基与硅溶胶粒子表面的羟基脱水缩合,使硅溶胶通过有机硅连接到丙烯酸树脂分子链上。

改性后的复合材料具有更好的分散性,因为硅溶胶通过 KH570 接枝到树脂分子中,在硅溶胶粒子表面形成有机吸附层,使硅溶胶能够很均匀地分散在树脂产品中,其分散性变好。与改性前相比,样品黏度和平均粒径有所增大,其制备的涂膜的硬度和耐冲击力增大,附着力变好。

随着有机硅KH570 添加量的增加,SSPA 的黏度先略减小然后逐渐增加;平均粒径先减小后增加。随着有机硅KH570量的增加,SSPA涂膜的硬度没有太大变化,涂膜的附着力逐渐变好,耐冲击力先增大而后慢慢变小。有机硅 KH570 的加入使得硅溶胶接枝到树脂分子上,而无机硅溶胶的引入,使涂膜的耐冲击力和附着力等机械性能有所提高。

随硅溶胶添加量的增加,涂膜的硬度先增加后趋于稳定,涂膜的附着力逐渐变好,涂膜的冲击强度先增大后减小。这可能是因为硅溶胶属于无机材料,具有较高的硬度,通过有机硅将纳米硅溶胶引入丙烯酸树脂中,实际上相当于提高了有机物中硬段的比例,使得涂膜的硬度和耐冲击力有所增加。但当硅溶胶过量时,过多的硅溶胶已经不能完全接枝到丙烯酸树脂分子上,因此,硬度趋于稳定。并且无机硅含量逐渐增多时,无机物易脆裂的特性会影响产品性能,因而耐冲击性能下降。而硅溶胶胶粒表面被许多硅醇基(Si─OH)所覆盖,极性较强,能与基材如铁片表面的极性基团很好地结合,从而提高涂膜的附着力。

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