聚有机硅氧烷-丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合乳液的合成、性能及其应用研究

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本文先通过有机硅单体(D4)进入经十二烷基苯磺酸(DBSA)插层改性的有机蒙脱土(OMMT),使其在层间发生原位开环聚合,制备聚有机硅氧烷/蒙脱土(PDMS/OMMT)纳米复合种子乳液,然后与丙烯酸酯单体(ACR)进行接枝共聚,制备了聚有机硅氧烷一丙烯酸酯/蒙脱土(PDMS—ACR/OMMT)纳米复合乳液,再应用该乳液制备水性涂料。利用XRD、FT-IR、SEM、TG、和DSC对样品进行表征。主要研究内容及成果包括: 第一,以DBSA为插层剂,对MMT进行有机插层改性,制备了带有一定催化活性的OMMT,其PH值达到4~5。XRD结果表明,蒙脱土的层间距由1.23nm增加到1.54nm。 第二,以A-171为接枝剂、MM为辅助封端剂、SDS和OP-10为复合乳化剂,并通过外加DBSA催化剂,使进入OMMT层间的D<,4>单体发生开环聚合,制备了稳定的PDMS/OMMT纳米复合种子乳液。当DBSA用量为D<,4>质量的5%,A-171用量为2%,SDS和P-10的用量各为0.5%的时候,在80℃下反应6h,D<,4>单体转化率可达到70.2%,而且纳米复合种子乳液的稳定性最好。XRD结果显示PDMS/OMMT的层间距已增大至4.14nm。 第三,通过ACR与PDMS/OMMT纳米复合种子乳液接枝共聚,合成了PDMS-ACR/OMMT纳米复合乳液,在OMMT用量为2%、有机硅氧烷用量为10%的时候,乳液的单体转化率高达98%,并且稳定性最好。XRD结果表明,有机硅氧烷与丙烯酸酯的接枝聚合更进一步增大了蒙脱土层间距,部分呈现剥离状态。OMMT的加入使得乳液粒径减小,改性胶膜的拉伸强度、耐候性和耐热性均显著提高。 第四,利用PDMS/OMMT纳米复合乳液制备水性涂料,在OMMT含量为2%和聚硅氧烷含量为10%的时候,所得到的漆膜物理机械性能和耐水性最佳。
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