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納米SiOx對乙酸乙烯酯乳膠漆性能影響之初探,通過一定的表面處理方法對納米SiOx進行表面改性處理后,將其按不同的比例添加到乙酸乙烯酯反應的分散介質中,經聚合反應制備得到乙酸乙烯酯乳膠漆
2019年07月22日    閱讀量:277    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1 前言

乙酸乙烯酯乳膠漆雖然只是一種較為普通的建筑涂料,成熟而且所用的原材料來源充足,生產成本也比較低,加之施工操作相對簡易,涂裝后漆膜的綜合性能比較好,在我國的墻面裝修上有著廣泛的應用。


在國外如美國, 同類型的建筑乳膠漆也占據著很大的市場分額,在其內墻涂料所有種類里,聚乙酸乙烯酯樹脂類涂料占有量約為85%左右1 1;另一方面,由于這一類乳膠漆為水溶性涂料,這就使之易于向環保的方向發展,品種本身有較大的開發潛力,且符合現在的發展方向。由此可見,改善和提高這一類涂料的性能是一個值得研究的課題中國建材網cnprofit.com


納米材料因其所具有的四大特殊效應(表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應)而具有許多優異的性能,使其在眾多領域里,包括高分子材料的復合改性領域里都有著良好的發展前景1¨ 。納米SiOx的表面效應和小尺寸效應使其具有很大的比表面積(640±50m:/g),高表面羥基值(48% )、表面氧原子配位嚴重不足(x=1.2~1.6)等結構特性。


從這些特性來分析推斷,納米SiOx如能得到恰當的使用,應該對乙酸乙烯酯乳膠漆具有良好的改性能力。基于這一判斷,本實驗主要從對納米SiOx的表面改性處理人手,將為同數量的納米SiOx分散于乙酸乙烯酯乳膠漆中,然后對其性能進行測定,并對測定結果進行分析。


2 實驗

2.1 主要實驗材料

(1)乙酸乙烯酯:工業品,天津有機化工廠生產;

(2)納米SiOx:工業品,舟山明日納米材料有限公司;

(4)過硫酸銨:分析純,上海桃浦化工廠生產

(5)聚乙烯醇:工業品,云南維尼綸廠生產;

(6)鄰苯二甲酸二丁醋:工業品,宣威溶劑廠生產:

(7)乳化劑0P一10:工業品,上海化學試劑站中心化工廠生產;

(8)納米表面改性分散劑YH一8: 自制;

(9)PH值調節劑: 自制。


2.2 主要實驗儀器

(1)JJ一1型精密增力電動攪拌器:常州國華電器有限公司生產;

(2)HC·TPllB·10型架盤藥物天平:北京醫用天平廠生產;

(3)BP一Ⅱ型架盤藥物天平:上海醫療器械八廠生產;

(4)超級恒溫槽:重慶試驗設備廠生產。


2.3 實驗方法

(1)實驗對象

納米SiOx材料在高分子基建筑乳膠涂料中使用的關鍵性技術難點,在于如何將其按納米尺寸有效地分散在乳膠漆主體材料中。針對這一問題,實驗首先考慮解決的問題是如何對納米粒子進行有效的表面改性處理。這一步是整個實驗的關鍵,有些學者也做過一些研究。


在實驗過程中,我們經過反復研究和償試,終于得到一種較為理想的濕法分散用納米分散劑YH一8,將其與納米SiOx相混合后再通過專門的處理工藝,能夠有效地打破納米SiOx軟團聚體,使其充分處于松散而穩定的納米狀態,然后再通過相應的技術方法,使其按納米尺寸均勻地分散于聚合反應的分散體系中,同時對原分散體系的效能不會產生不利的影響;


第二步,在分散有適量納米SiOx材料的反應體系中按照常規的方法進行乙酸乙烯酯的聚合反應,制備聚乙酸乙烯酯乳液,并最終制得乙酸乙烯酯乳膠漆;第三步,將制得的數組含有不同數量納米SiOx的乙酸乙烯酯乳膠漆參照相應標準進行性能測定。


(2)參照標準

性能測定主要參照的國家標準主要有:GB/T9756— 95.GB/T1729— 92.GB/T1728—89,GB/T1729— 85,GB/T1733— 93,GB/T1742—89,GB/T1750— 89,GB9154— 88,GB9154— 88,GB/T9265— 88, GB/T9266— 88, GB/T9266— 88.GBlll78—89等。


2.4 實驗工藝過程

實驗工藝過程見圖1。

納米SiOx對乙酸乙烯酯乳膠漆性能影響之初探,通過一定的表面處理方法對納米SiOx進行表面改性處理后,將其按不同的比例添加到乙酸乙烯酯反應的分散介質中,經聚合反應制備得到乙酸乙烯酯乳膠漆 中國建材網,cnprofit.com



3 結果分析與討論

3.1實驗結果

實驗結果見表1。

納米SiOx對乙酸乙烯酯乳膠漆性能影響之初探,通過一定的表面處理方法對納米SiOx進行表面改性處理后,將其按不同的比例添加到乙酸乙烯酯反應的分散介質中,經聚合反應制備得到乙酸乙烯酯乳膠漆 中國建材網,cnprofit.com

3.2 結果分析與討論

從表1可見,以有效方法將適量納米SiOx添加到乙酸乙烯酯乳膠漆中后,漆膜在干燥時問、耐洗涮性、剪切強度等項指標上均有明顯提高,這充分說明納米SiOx對乙酸乙烯酯乳膠漆而言,是一種性能優異的改性添加劑。


從納米SiOx本身結構來說,其表面氧原子配位嚴重不足(X:1.2~1.6),電子缺失嚴重,表面效應非常顯著;加之小尺寸效應使其具有很大的比表面積(640±50m!/g),表面能很高。


這些特殊效應的綜合作用結果,使得納米SiOx粒子在聚乙酸乙烯酯乳液體系中能以很強的表面作用力與聚乙酸乙烯酯的大分子鏈相連接,同時與其它助劑又有良好的相容性,使其能夠在很好地保持聚乙酸乙烯酯大分子鏈柔韌性的同時大力增強聚乙酸乙烯酯大分子與粘接件表面的吸附力,并在一定程度上具有受力位移的能力,在有應力產生時,可使應力集中點發生飄移而促使其消亡,從而大大地增加了乳膠漆的剪切強度。


納米SiOx粒子所具有的高表面羥基值(48%),使聚乙酸乙烯酯乳液體系具備了較高的活性,加快了乳膠漆的漆膜干燥速度。納米SiOx粒子本身就具有非常強的耐磨性,配合其表面效應和小尺寸效應,使乙酸乙烯酯乳膠漆的成膜分子緊密相連,漆膜表面更加致密、堅實和細膩,從而提高了乙酸乙烯酯乳膠漆的耐洗涮性。


當納米SiOx含量小于2.0%0時,因其數量太少,對乙酸乙烯酯乳膠漆的改性能力尚不能從宏觀角度充分體現出來,所以表1中各項性能指標基本上沒有什么明顯的變化。


當納米SiOx含量超出5.0%。后,干燥時間、耐洗涮性、剪切強度等項技術指標開始下降。究其原因,有可能是因為當納米材料的使用超出一定數量之后,由于其自身的特殊性使得難以將其均勻地分散于乙酸乙烯酯乳膠漆中,這樣就因為局部的不均勻性而導致了成膜過程的差異和漆膜整體結構的不一致性,使得以上三項性能指標有所下降。但表中同時也反應出其它一些技術指標如:在容器中的狀態、涂裝性、涂膜外觀、耐堿性、抗凍融性等尚未受到明顯的影響,這基本上能表明納米SiOx對乙酸乙烯酯乳膠漆無不良作用,其優異的改性能力是明確的。能否充分發揮納米SiOx對乙酸乙烯酯乳膠漆的性能改善作用,關鍵在于技術處理措施是否得當。


4 結語

納米SiOx經過相應的表面改性處理,打破了其軟團聚體后,將其按一定的量分散于乙酸乙烯酯乳膠漆中,能夠明顯地提高這一內墻涂料的耐洗涮性、剪切強度,并縮短其干燥時間。



納米Siox對乙酸乙烯酯乳膠漆性能影響之初探


劉東輝 李星  張健

昆明理工大學(650224)


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