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有机硅材料具有优异的理化性能,例如耐高低温性、绝缘性、耐氧化性、低表面能等,使其在电子、能源、化工、国防、航天等许多领域具有很高的应用价值。有机硅乳液作为有机硅系中的重要产品之一,受到了国内外学者的高度重视。有机硅乳液作为皮革手感剂,在制革生产过程中得到广泛的应用,也是皮化工作者的研究重点。目前市场上的大多数水乳液型有机硅手感剂,虽然有明显的效果但却存在一些问题。比如滑爽感有余,而油润感不足,持久性不好等。本论文拟通过乳液聚合制备三种阳离子型有机硅乳液,以试图解决以上的问题。主要探讨了:①阳离子羟基硅油乳液的制备;②氨基改性羟基硅油乳液的研究;③环氧基改性有机硅乳液的制备;④三种有机硅乳液的性能比较;⑤三种有机硅乳液作为皮革手感剂在皮革上应用研究。
本文首先研究了八甲基环四硅氧烷在阳离子乳化剂存在下的乳液开环聚合,通过对大量阳离子乳化剂和非离子乳化剂的筛选和搭配实验,选出了适合八甲基环四硅氧烷采用乳液聚合的方法制备有机硅乳液的阳离子和非离子乳化剂的用量。并考察了,温度、pH值、单体滴加方式等对乳液稳定性和聚合物分子量的影响。
接着以氨基偶联剂改性羟基硅油乳液制备氨基改性羟基硅油乳液AES-1,并分析了氨值对产品性能的影响。
本文还以八甲基环四硅氧烷(D<,4>)及含环氧基团的硅烷偶联剂(KH-560)为原料,在碱性催化剂作用下,采用乳液聚合的方法来制备阳离子型环氧基有机硅乳液ES-1。从解决阳离子型有机硅乳液的稳定性问题入手,在广泛查阅资料的基础上,对影响乳液聚合及聚合物乳液稳定性的因素(如聚合温度、时间、催化剂、偶联剂、乳化剂、聚合方法等)用对比实验和正交实验的方法,实验过程中,通过测定这些聚合反应因素对单体转化率、乳液粘度、乳液稳定性的影响,确定了阳离子型环氧基改性有机硅乳液聚合的最佳配方、聚合工艺条件和简单的合成方法。结果表明该环氧基有机硅乳液的热、离心、放置定性好、可用水任意稀释,乳胶粒径小、粘度大。乳液聚合过程中,采用直接滴加有机硅体(八甲基环四硅氧烷和含环氧基团的硅烷偶联剂)法,和传统的两步法(既采用预乳化的方法先制成羟基硅乳,然后再对羟基硅乳进行改性)相比,操作简单,节时、节能,降低了生产成本。最后将三种有机硅乳液作为皮革的顶层手感材料,并测试了皮革的有关性能。应用实验表明,阳离子型有机硅聚合物乳液能明显地改善皮革的滑爽感,柔软性和油润感,接近和达到国外含硅手感剂的综合性能,但价格远低于国外手感剂。