年产450吨外墙涂料用弹性硅丙乳液车间工艺设计(8)
1.3.2 硅丙乳液
A．聚硅氧烷／丙烯酸酯共聚乳液
由于硅丙乳液体系制备的困难和不稳定性，其研究进展较慢。目前关于这一体系的大部分报道还局限于专利，主要研究方向有两类：一是用含羟基的丙烯酸酯类单体与有机硅氧烷(或硅醇)接枝缩聚；二是用含乙烯基官能团的有机硅单体或预聚体与丙烯酸酯类单体加成共聚。这两类聚合方法中有机硅的引入量都在10％以下(占聚合物的质量分数)，对涂料性能的改善十分有限。现有的硅丙乳渡大多采用含双键的有机硅单体或聚硅氧烷与丙烯酸酯类单体加成共聚制得。其合成方法按加料方式不同可分为七种[2,3]：一次加料法；预乳化全连续法；预乳化部分连续法；非预乳化全连续法；种子乳液法；单体乳液滴加法；引发剂滴加法。不同方法制备共聚物乳液时，聚合反应速度、对粒径的影响规律及胶膜的性能都有差异。其中，种子乳液法和预乳化部分连续法所得乳液具有良好的相容性、稳定性，粒径分布均匀，胶乳成膜性好。山东大学[4]选用八甲基环四硅氧烷(D4)和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAMES)与丙烯酸酯类单体共聚，采用单体预乳化滴加法合成的胶膜具有良好的防水性能，可用于防水涂料的配制。此外，大部分研究工作者还从抑制硅烷水解的角度寻找解决硅丙乳液稳定性的办法：Takasayo等人采用含环氧基团的硅氧烷偶联剂和同化剂与含羟基、叔胺基的丙烯酸树脂反应，制得双组分水性硅丙涂料，避免了反应及贮存过程中硅氧烷的水解问题，有机硅的引入量仅为3％，就可使涂膜具有优异的性能，可与溶剂型丙烯酸聚氨酯涂料媲美。常州涂料化工研究院下燕等人选用乙烯基三乙氧基硅烷与丙烯酸酯类单体在低温氧化还原体系中反应，并用NaHC03调节pH值，使乳液文持中性，制得较为稳定的硅丙乳液(有机硅含量达10％)。这类二元醇或醚与乳液及涂料相容性好，对性能无破坏作用，在反应过程及贮存时对水解起抑制作用，在施工后又会从涂膜中散逸，在碱性基材上硅氧烷发生水解、缩合，形成牢固附着的立体网络结构，具有优异的抗性。
B．硅丙复合乳液
聚合物复合乳液是一类新型复合乳液。它是由性质不同的两种或多种单体在一定条件下分阶段聚合而成，通常是指互穿网络(IPN)型聚合物乳液和具有核壳结构的聚合物乳液。有机硅核壳结构乳液通过种了乳液法制备，根据种子乳液成分的不同可分别制得聚硅氧烷为壳和聚丙烯酸酯为核的乳液，其核壳具有不同的功能。核壳聚合物比通常的乳液共混物或无规共聚物具有更好的成膜性、稳定性、粘合性以及力学性能，因而在粘合剂、防腐或装饰涂料，以及感光材料等领域有着广泛的应用。
孔祥正等人[5]选用八甲基环四硅氧烷和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，采用种了乳液聚合工艺合成了以有机硅、丙烯酸酯共聚物乳液为核，聚丙烯酸酯为壳的复合乳液，赋予核壳不同的功能，将有机硅、丙烯酸酯乳液各自的优点得以充分发挥。复合乳液的粒子受乳化剂、单体的加入方式及配比的影响。黄光速等人[4]对所制得的核壳结构乳液通过透射电子显微镜(TEM)分析发现，乳液产生微相分离，从动态力学谱上也可以清楚地看到有两个力学损耗峰。这说明从种子乳液法得到的产物是由“过渡层”将聚硅氧烷和聚丙烯酸酯两相连接起来的共聚复合物。
近来涂料用湿气固化型硅丙树脂发展迅速[6]。其主剂一般为带有-CO0H、-NR2、-Si(OR)3的丙烯酸酯类聚合物，硬化剂可为环氧基三烷氧基硅烷、双环氧基烃类、乙烯基三烷氧基硅烷等，这类硬化剂又称为偶联剂或固化剂。涂膜固化时，在聚合物间或聚合物与碱性底材问水解缩合形成牢固的Si-O-Si立体网络结构(IPN)，赋予涂层各种优异的抗性。