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随着有机硅工业的迅速发展,用于建筑涂料防水的有机硅化合物的品种及性能得到了广泛的研究和应用。与硅原子相连的烃基具有极强的疏水性,与硅原子相连的烷氧基水解后生成的羟基具有极强的缩聚反应活性,因而含有有机硅的建筑涂料能同时具有防水、抗渗、保色等性质,成为当今外墙涂料技术开发的新热点。
本文以含氢硅油作为改性剂,在常温常压下,使用行星式球磨机,通过机械化学法改性SiO2粉体。采用接触角仪测试改性后的粉体的水接触角,考察了球磨反应条件(包括球磨转速、球磨时间、磨球尺寸与数量、投料配比)对SiO2粉体改性的影响;通过红外光谱与热重分析对改性机理进一步研究,同时用透射电镜观察改性前后SiO2粉体的形貌。结果表明:机械化学法可以将含氢硅油负载到SiO2表面,负载机制包括化学吸附和物理吸附。改性剂用量50%、改性时间3h、磨机转速300r/min、球料比20:1时接触角可达150.58°,改性后的SiO2粉体颗粒呈现较好的分散性。
本文还采用乳化法制备甲基硅树脂微球,用扫描电镜和粒径分布仪分析了微球的形貌与粒径分布,考察了不同乳化剂对微球的粒径分布的影响,同时考察了乳化剂用量以及乳化时间和转速对甲基硅树脂微球粒径大小的影响。实验表明:采用双子阳离子乳化剂制备的甲基硅树脂微球粒径分布呈现单分散性,乳化时间与乳化转速对微球粒径均有影响,乳化转速较高时,所需的乳化时间就短;当乳化转速较低时,所需的乳化时间较长,其中乳化转速占主导因素。乳化后的甲基硅树脂微球,由亲水性向疏水性转变,水接触角为139.14°,并且粒径对疏水性有影响,粒径越小,接触角越大。当乳化剂用量为单体的6.67%时,乳化转速为2000r.min-1,乳化时间为30min时,制备的甲基硅树脂微球单分散性较好,且粒径达到亚微米级。
本文将改性后的SiO2粉体与制备的甲基硅树脂微球添加到涂层中,用扫描电镜和接触角仪分析涂层形貌和疏水性的变化。考察了疏水剂在不同涂层基料中对疏水性的影响,结果表明:在涂层中添加改性后的SiO2粉体与甲基硅树脂微球时,由于提高了涂层表面的粗糙度,故增强了涂层的疏水性。当基料为硅丙乳液时,涂层对水的接触角分别为114.87°和106.12°;当基料为苯丙乳液时,涂层对水的接触角分别为110.92°和106.18°;当基料为含氢硅油时,涂层对水的接触角分别为124.28°和130.39°。在涂层中添加混合疏水剂,比使用单一疏水剂的疏水性强,在硅丙涂层中,水接触角为117.02°,苯丙涂层中,水接触角为115.53°,当在含氢硅油涂层中时,涂层表面形成微米纳米相结合的阶层结构,大大提高了疏水性,水接触角为137.6°。