硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的制备及性能优化研究

"硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的制备及其性能研究 (2012年)，李静萍，郑李纯，黎白钮，王冠，张立威 - 兰州交通大学化学与生物工程学院" 这篇论文探讨了硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的合成方法和性能影响因素。硅溶胶通常由正硅酸乙酯(TEOS)水解缩合得到，而在这项研究中，科研人员选择自制的硅溶胶代替商业产品，通过乳液聚合工艺来合成复合乳液。实验中主要关注了三个关键参数：TEOS水解的pH值、乳液聚合的温度以及TEOS的用量。 首先，研究发现TEOS水解的最适宜pH值范围为5.7到6.5。这个pH值区间对于TEOS的水解和随后的缩合反应至关重要，因为pH值会影响硅醇的形成和聚合反应的速率，从而影响最终乳液的稳定性。 其次，乳液聚合的最佳温度被确定为75℃。在这个温度下，单体之间的聚合反应更有效，能形成更均匀的乳液颗粒，有利于提高复合乳液的性能。 然后，TEOS的用量对复合乳液的稳定性和涂膜硬度有显著影响。随着TEOS含量的增加，乳液的稳定性增强，涂膜硬度也随之提升。然而，过高的TEOS比例会导致复合乳液的沉降和涂膜开裂。因此，最佳的TEOS用量被确定在9%到13%之间，这个比例能平衡乳液的稳定性和涂膜性能。 利用傅里叶红外光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)对复合乳液的微观结构进行了分析。FTIR结果显示，TEOS在水中发生了水解和缩合反应，证实了硅溶胶与聚丙烯酸酯的结合。TEM图像则揭示了复合乳液中的微粒结构，表明它们是SiO2和聚丙烯酸酯的混合物。此外，TEOS水解缩合生成的SiO2起到了稳定剂的作用，使得在乳液聚合过程中无需额外添加稳定剂。 这项研究的成果对于优化硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的制备工艺和提升其性能具有重要的指导意义，特别是在涂料、粘合剂和功能性涂层等领域，这种复合乳液可能有着广泛的应用前景。通过调整制备条件，可以进一步定制乳液的特性，满足特定应用的需求。