硅溶胶改性的丙烯酸乳液2013-06-04 作者:姜英涛丙烯酸乳液是性能优良而环保的乳液，但受制于最低成膜温度，配制漆膜的机械性能受到影响。有用核壳乳液颗粒以提高之，但有限，而用纳米级无机颗粒进行改性，效果很显著。硅溶胶是纳米级二氧化硅颗粒在水中的分散体，大多用碱，如氢氧化钠将其pH 调整为8~10，使二氧化硅成为HSiO3- 而带有很强的负电荷，相互排斥而稳定化［1］。所以它的分散稳定程度与pH 密切相关，图1 是它的相对凝胶时间与pH 的关系。从图1 中可见：它在常规乳液的pH 下很不稳定。所以将它机械地混入常规乳液中，只有在低浓度下或在某一牌号的乳液中，才有一定的稳定性。前者是由于相遇的机会较少；后者可能是乳液中的表面活性剂在颗粒上的吸附而改变了界面状态。  硅溶胶颗粒表面的硅醇基可与多缩乙二醇醚非离子表面活性剂的醚键形成氢键合［1］，并更易与磺酸盐阴离子表面活性剂的磺酸基形成氢键合［2］。此外，硅溶胶颗粒的等电点pH 很低（见图1），所以总是带负电荷。当乳液中有多价阳离子时，可作为桥梁将阴离子表面活性剂吸附在硅溶胶颗粒上。这些吸附上去的表面活性剂分子的亲油基处于外侧，所以立即与另一表面活性剂的亲油基进行亲油缔合，形成了双层结构（bilayer）而稳定了硅溶胶颗粒的分散，如图2 所示。  这些吸附在固体表面的表面活性剂双层结构，具有常规胶束的特性，也有增溶作用，可以增溶乙烯基单体，也可以进行种子乳液聚合。这样就将硅溶胶的纳米二氧化硅颗粒在良好分散态下引入了乳液颗粒中。美国专利5856379 就是以磺酸盐阴离子表面活性剂先将硅溶胶颗粒制成吸附胶束后，再进行种子乳液聚合。在该专利中，还在吸附胶束中引入乙烯基硅偶联剂。硅偶联剂以水解所产生的硅醇基与硅溶胶的二氧化硅颗粒上的硅醇基缩合，以处于外侧的亲油基与表面活性剂的亲油基进行亲油缔合而夹杂在吸附胶束中有序地排列在乳液中。它的乙烯基在随后的乳液聚合中进入聚合物分子。这样两方的共价键更增强了二者的界面结合力，提高了漆膜的机械性质。 |
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