有机硅改性丙烯酸树脂的研究

摘要

有机硅聚合物具有优异的耐候性、耐砧污性和耐高低温性,高度的疏水性,良好的透气性等被广泛应用。将有机硅引入有机合成树脂中,可使有机硅和有机合成树脂的性能更加完善,这对有机硅和有机合成树脂工业发展具有重大的意义。因此有机硅改性有机树脂是近年来研究的热点。丙烯酸树脂具有优良的粘附性和良好的力学性能、化学稳定性,而且原料来源丰富、成本低廉。但丙烯酸树脂对温度极为敏感而且耐水性和耐站污性差。因此利用有机硅改性,可大大改善丙烯酸树脂的性能。

本文利用有机硅采用物理和化学方法对丙烯酸树脂进行改性研究。

通过方程设计丙烯酸树脂的玻璃化温度理论值以确定各类丙烯酸单体的配比,对所得到的丙烯酸树脂性能进行了讨论分析。结果表明℃的丙烯酸树脂性能较好。

采用一甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷一单体,在催化剂作用下利用水解缩聚的方法制备了聚有机硅氧烷。通过红外分析判定合成产物的组成结构,研究了水解时间对合成产物性能影响。研究表明,水解所得聚合物可满足要求。

将聚有机硅氧烷和丙烯酸树脂物理共混,通过研究共混物的相容情况,通过各项性能分析研究了物理共混改性的效果。结果表明,当有机硅含量为时,有机硅聚合物均匀地分散在丙烯酸树脂中,而且综合性能最好。

利用含双键的有机硅单体一甲基丙烯酞氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)与丙烯酸酉旨单体自由基共聚合,通过化学方法对丙烯酸树脂进行改性。通过和进行结构表征,通过研究产物的相态,通过各项性能分析确定有机硅单体含量,探讨化学改性的效果,并比较物理改性和化学改性两种方法影响效果。结果表明一的双键与丙烯酸酉旨单体的双键发生了聚合,丙烯酸树脂分子链上通过化学反应连接了有机硅单体。产物是均一相的,当有机硅含量为时的聚合物性能最好。

物理共混法和化学改性法都能改进丙烯酸树脂的性能。改性后的树脂具有丙烯酸树脂和有机硅聚合物的优点。具有优异的粘接性、耐水性、耐站污性、耐酸碱盐性、耐热性和力学性能。比较物理改性和化学改性两种方法的改性效果,证明了化学改性能够更好地提高丙烯酸树脂的性能。

关键词:有机硅,丙烯酸树脂,物理共混,化学改性         

有机硅为当今世界发展最快的合成材料之一,有机硅产品的应用程度标志着国家工业的发展水平,对国民经济的发展将会产生积极重要的影响。目前,国内外以有机硅为改性剂,对塑料、橡胶、树脂等有机聚合物进行改性,以实现高功能化、差别化的研究十分活跃。尤其是国内近几年来的研究报道日益增多。有机硅化合物中一键能远大于一键能、一键能,因而具有低的玻璃化温度、优良的耐高温性、耐氧化降解性、耐候性、和优异的疏水性、保光性、柔软性、耐冲击性、耐磨耗型、氧气透过性、耐紫外光等性能【',且硅氧烷的末端或侧基上可引入官能基,使其能与其它高分子生成共聚物,从而把聚硅氧烷的特性引入其它有机高分子中,以获得最佳应用。

丙烯酸树脂是一种粘接性强、成膜性高的高分子材料,具有优异的成膜性、良好的耐油性和耐候性、优良的粘附性、对极性和非极性表面均具有很强的附着力,具有常温自干的特点,而且原料来源丰富,生产易于实施。但丙烯酸树脂结构一般为链状线形结构,对温度极为敏感,随着温度上升会就逐渐变软、变粘温度降到一定限度,又会逐渐变脆,即所谓的“热粘冷脆”现象,因此,涂层禁不起冬夏季节的气候变化。另外,丙烯酸树脂所成的薄膜不耐有机溶剂的作用,薄膜在有机溶剂的作用下会发生溶胀现象,造成涂层脱落。对丙烯酸树脂的改性,其主要目的是克服丙烯酸树脂的“热粘冷脆”、不耐有机溶剂的缺点,提高其玻璃化温度。近年来丙烯酸树脂有三个主要改性方向含氟丙烯酸酷、含硅丙烯酸树脂和聚氨酷丙烯酸树脂。丙烯酸树脂的改性技术以上与有机硅有关。

将聚硅氧烷与丙烯酸酷接枝共聚,可以显著降低聚丙烯酸酷的表面张力、吸水性、站污性,并提高其耐高低温性。采用含双键的有机硅聚硅氧烷单体和丙烯酸酷类单体直接进行共聚合,在聚合物主链上引入硅氧烷制得结构稳定可常温交联的硅丙树脂。有机硅改性丙烯酸树脂的共聚改性,实质是碳链上引入硅侧链,形成接枝、嵌段或互穿网络体系,达到同时具有二者优异性能的新型材料。

有机硅改性丙烯酸树脂能有效地结合有机硅聚合物与丙烯酸树脂各自的优点,特别适用于建筑物的外墙、防水雨具、帐篷等的装饰,其产品现已广泛应用于涂料、粘合剂、皮革、纺织、造纸等行业。在今后一段时期内,合成开发能优异的该类材料,寻求相关的规律,将是人们热衷的课题。