聚丙烯酸酯-有機硅-納米SiO2改性酪素無皂復合乳液的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、酪素是一種天然蛋白質(zhì)，具有優(yōu)異的生物親和性和生物降解性。作為皮革涂飾劑，酪素是使用最廣泛的成膜劑之一，其具有其他材料無可比擬的優(yōu)點，例如:與皮革的粘著力強、不易脫落、耐溫性好、耐打光、耐熨燙、衛(wèi)生性能好等。然而，由于酪素分子中含有大量的親水基團和分子間次級鍵，導致其涂層存在耐水性差、不耐濕擦、成膜硬脆等缺點。課題組前期采用丙烯酸酯單體和己內(nèi)酰胺(CPL)對酪素進行改性，有效地改善了成膜硬脆、易發(fā)霉的缺陷，但是成膜的延伸性和耐水性還有待提

2、高。本研究在聚（丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯）/己內(nèi)酰胺改性酪素(P(BA/MMA)/CA-CPL)的基礎(chǔ)上，引入有機硅和納米二氧化硅(SiO2)粒子對其進行了一系列改性研究。
　　以己內(nèi)酰胺改性酪素(CA-CPL)為自乳化劑，引入丙烯酸酯單體與含雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑制備聚丙烯酸酯/硅烷偶聯(lián)劑改性酪素無皂乳液。通過篩選硅烷偶聯(lián)劑種類、優(yōu)化硅烷偶聯(lián)劑加入方式和用量，考察其對乳液及乳膠膜性能的影響規(guī)律;對乳膠粒的微觀形貌和粒徑大小進行了表征

3、。當硅烷偶聯(lián)劑采用乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)，其加入方式為半連續(xù)種子乳液聚合方式，用量為4％時，乳膠膜的斷裂伸長率提高75.3％，耐水性略有提高。透射電子顯微鏡(TEM)測試結(jié)果顯示，乳膠粒呈現(xiàn)界面清晰的球形核殼結(jié)構(gòu)，粒徑大小約為70nm，且分布較均勻。將聚（丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯/乙烯基三乙氧基硅烷）/己內(nèi)酰胺改性酪素乳液應(yīng)用于皮革涂飾，可以提高革樣的力學性能、耐水性和耐濕擦性。
　　為提高乳膠膜的柔韌性，以CA-CP

4、L為自乳化劑，引入長鏈的乙烯基硅油(Ⅵ-PDMS)，制備了聚（丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯/乙烯基硅油）/己內(nèi)酰胺改性酪素(P(BA/MMA/Vi-PDMS)/CA-CPL)無皂乳液。考察了合成條件對乳液及乳膠膜性能的影響規(guī)律;分別采用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、TEM、動態(tài)激光光散射(DLS)和掃描電子顯微鏡(SEM)分別對聚合物結(jié)構(gòu)、乳膠粒微觀形貌和尺寸、乳膠膜微觀形貌進行了表征;并探討了乳膠粒的形成機理。當采用過硫酸銨(APS)為

5、引發(fā)劑、反應(yīng)溫度為75℃、APS用量為總固物的3％、CA-CPL預(yù)乳化單體的用量與單體總量的比值為1.2、種子階段單體用量為單體總量的1/3、種子階段APS用量為引發(fā)劑總量的1/3-2/5、Vi-PDMS用量為5％時，乳膠膜斷裂伸長率提高79.2％。TEM和DLS測試結(jié)果顯示，乳膠粒為規(guī)則的球形核殼結(jié)構(gòu)，粒徑大小約為80nm，粒徑分布較窄。SEM結(jié)果顯示乳膠膜中形成大量微孔，有利于水汽分子的透過，乳膠膜的透水汽性提高21.6％。將P(B

6、A/MMA/Vi-PDMS)/CA-CPL乳液用于皮革涂飾，可以提高革樣的延伸性、透氣性和耐水性。
　　為進一步提高乳液穩(wěn)定性以及乳膠膜的柔韌性和耐水性，通過原位法在CA-CPL中引入納米SiO2粒子，并以CA-CPL/SiO2為自乳化劑制備了聚（丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸甲酯/乙烯基硅油）/二氧化硅/己內(nèi)酰胺改性酪素(P(BA/MMA/Vi-PDMS)/CA-CPL/SiO2）無皂乳液?？疾炝撕铣蓷l件對乳液及乳膠膜性能的影響規(guī)律;對

7、乳膠粒微觀形貌和尺寸進行表征;并探討了乳膠粒的形成機理。當體系的pH值為8-9、正硅酸乙酯(TEOS)的用量5％、KH-570的用量為TEOS用量的20％、水解反應(yīng)溫度為70℃、水解反應(yīng)時間為4h，乳液和乳膠膜的綜合性能最優(yōu)。獲得的P(BMMMA/Vi-PDMS)/CA-CPL/SiO2乳膠粒呈現(xiàn)明顯的核殼結(jié)構(gòu)，P(BA/MMA/Vi-PDMS)分布在乳膠粒核層，CA-CPL和納米SiO2分布在乳膠粒殼層。乳膠粒粒徑大小約為90nm，分

8、布均一。與P(BA/MMA/Vi-PDMS)/CA-CPL相比，P(BA/MMA/Vi-PDMS)/CA-CPL/SiO2乳液穩(wěn)定性提高，乳膠粒粒徑大小更均一。與P(BA/MMA)/CA-CPL相比，P(BA/MMA/Vi-PDMS)/CA-CPL/SiO2乳膠膜的斷裂伸長率提高158.3％，吸水率降低50.3％。將P(BA/MMA/Vi-PDMS)/CA-CPL/SiO2用于皮革涂飾，可以提高革樣的綜合力學性能、衛(wèi)生性能和耐干濕擦性。