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1、文獻(xiàn)綜述

1.1 超細(xì)二氧化硅微粉在涂料應(yīng)用中的研究進(jìn)展。

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，國(guó)民環(huán)保意識(shí)的不斷提高，人們對(duì)生活場(chǎng)所和所需物質(zhì)的環(huán)保、節(jié)能性也隨著提高。涂料作為涂覆在各種材料表面的現(xiàn)代高分子材料，在品質(zhì)和環(huán)保性能方面也應(yīng)不斷改進(jìn)。目前國(guó)內(nèi)外建筑涂料的發(fā)展趨勢(shì)有三個(gè)方向：一是建筑涂料向低可揮發(fā)有機(jī)物含量（VOC）方向發(fā)展；二是建筑涂料向功能復(fù)合化方向發(fā)展；三是建筑涂料向高性能、高檔次發(fā)展[1]。

苯丙乳液具有優(yōu)異的粘結(jié)性、附著力、成膜性和保色性，因此苯丙乳液被廣泛的應(yīng)用在水性涂料方面[2]。但是由于苯丙乳液中丙烯酸樹脂主鏈結(jié)構(gòu)和極性側(cè)基嚴(yán)重影響其性能的發(fā)揮，使苯丙乳液的耐水性差、耐高低溫性差等缺點(diǎn)，限制了它作為涂料的應(yīng)用[3]。納米二氧化硅添加到苯丙外墻涂料中可提高涂料的耐水性、耐磨性、附著力、耐老化性等[4]。納米二氧化硅加入涂料對(duì)其性能的改變，在理論和應(yīng)用上都具有重要的意義。用超細(xì)二氧化硅微粉代替納米二氧化硅也能提高涂料的附著力、耐磨性、耐老化性能[5-10]。最近幾年，納米二氧化硅在涂料中的應(yīng)用趨于廣泛。例如，王振希[11]等人在納米二氧化硅對(duì)苯丙涂料性能的影響中得出納米二氧化硅能明顯提高苯丙涂料的抗老化性能，增強(qiáng)涂膜附著力并提高涂膜的機(jī)械性能，還能縮短涂膜表干時(shí)間等。金祝年[12]應(yīng)用納米二氧化硅改進(jìn)外墻涂料的性能，發(fā)現(xiàn)納米二氧化硅對(duì)顏、填料具有一定的懸浮作用，能防止外墻涂料在施工過(guò)程中的流掛現(xiàn)象；納米二氧化硅加入量能明顯提高涂膜表面光潔度，改善涂膜的耐水、耐洗刷性、耐堿性；納米SiO2在降低涂料因紅外光和紫外線照射造成的色差值方面有明顯效果，也能提高外墻涂料的抗老化性，延長(zhǎng)涂料的使用年限。王亞強(qiáng)等人[13]著重研究了納米二氧化硅復(fù)合建筑涂料的穩(wěn)定性，最終發(fā)現(xiàn)了納米二氧化硅加入量對(duì)穩(wěn)定性的影響。鄧前軍等人[14]對(duì)納米 SiO2改性外墻涂料進(jìn)行研究，摻入納米二氧化硅能明顯改善涂料的觸變性和穩(wěn)定性以及涂膜的附著力、耐水性、耐堿性、耐洗刷性和耐沾污性[15]。

納米二氧化硅在國(guó)外也被應(yīng)用于各行各業(yè)。如 Derrick A.等人[16]在涂料合成時(shí)加入適量的納米二氧化硅能提高涂膜的硬度、耐磨性能；Bharathibai J[17]等在超疏水疏油有機(jī)納米二氧化硅復(fù)合涂層的研究中得出 PDMS—納米二氧化硅復(fù)合材料涂層超疏水可以通過(guò)使用 FAS表面改性；S. Smitha .P[18]等人利用水性溶膠—凝膠方法合成反潤(rùn)濕納米二氧化硅雜化明膠和納米透明涂料；Cheng-Fu Zheng[19]等人聚丙烯酸酯（PAE）/納米二氧化硅（SiO2）的復(fù)合涂料中二氧化硅能均勻分散，其加入能提高涂料的熱穩(wěn)定性；Saravanan Nagappan[20]等人利用有機(jī)改性二氧化硅增強(qiáng)材料的熱穩(wěn)定性。

隨著納米二氧化硅在建筑涂料中的成熟應(yīng)用，超細(xì)二氧化硅微粉（微米級(jí)）代替納米二氧化硅作為涂料填料同樣能增強(qiáng)涂料的性能，超細(xì)二氧化硅由于具有良好的穩(wěn)定性，一直在涂料填料中扮演重要的角色[21-22]。周產(chǎn)力[23]等人研究得出超細(xì)二氧化硅在涂料生產(chǎn)中可用作增稠劑和消光劑；白文奎[24]在專利超級(jí)外墻雨刷漆中加入硅微粉可使保護(hù)裝飾效果更好、提高耐洗涮性、降低生產(chǎn)成本。

1.2 超細(xì)二氧化硅微粉的性質(zhì)及制備苯丙涂料的理論依據(jù)

1.2.1 超細(xì)二氧化硅微粉的性質(zhì)

本論文采用的超細(xì)二氧化硅微粉是應(yīng)用專利技術(shù)從石材加工的廢據(jù)泥中加工分離所得，平均粒徑2.6 μm（5000目），不溶于水、溶劑和酸（氫氟酸除外)，耐高溫、不燃、無(wú)味、無(wú)嗅、具有很好電絕緣性[25]。超細(xì)二氧化硅的理化指標(biāo)如下表1.1。

表1.1 超細(xì)二氧化硅微粉的理化指標(biāo)

超細(xì)二氧化硅微粉主要成分是二氧化硅。二氧化硅是一種表面帶有羥基，分子呈現(xiàn)三維鏈狀結(jié)構(gòu)的無(wú)定形白色粉末，其具有粒徑小、比表面積大的特征。超細(xì)二氧化硅微粉主要成分含量如下表1.2。

表1.2 超細(xì)二氧化硅微粉主要成分含量

1.2.2 種子乳液聚合技術(shù)

種子乳液聚合技術(shù)指乳液聚合首先把乳化劑、水和單體預(yù)乳化，得到預(yù)乳化液；然后將1/3的預(yù)乳化液和 1/3的引發(fā)劑制備成種子乳液；最后向其加入剩余組分得到共聚乳液。采用種子乳液聚合的方法，不同的反應(yīng)條件和加料順序，得到形態(tài)結(jié)構(gòu)不同的乳膠粒。苯丙乳液聚合采用種子乳液聚合技術(shù)以獲得核/殼型聚合物乳液。由于核/殼乳膠粒的內(nèi)外層成分不同，因此能得到聚合物綜合核、殼的的性能，提高了聚合物的流變性、耐水性、抗沖性能、抗張強(qiáng)度及粘接強(qiáng)度等[26-29]。

1.2.3 苯丙涂料的基本組成及其作用

成膜物是涂料的主要組成部分，是涂料中的連續(xù)相。涂料的性能主要取決于成膜物的性質(zhì)。在苯丙涂料中其成膜物為苯丙乳液，苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸丁酯單體經(jīng)乳液聚合而得，其耐水、耐堿、耐洗擦、耐老化性能好，被廣泛的應(yīng)用于建筑外墻涂料中[30]。

顏料通常指粒徑為 0.2～10μm 的無(wú)機(jī)或有機(jī)粉末。顏料是涂料中起遮蓋和賦色作用的成分。鈦白粉的作用是改變涂料的物理化學(xué)性能，加強(qiáng)涂料的化學(xué)穩(wěn)定性，以至延長(zhǎng)漆膜的壽命；滑石粉具有潤(rùn)滑、助流、遮蓋力好、光澤好、柔軟、吸附力強(qiáng)等優(yōu)良物化特性，在涂料中起到骨架作用，降低成本的同時(shí)提高涂膜的硬度；碳酸鈣作為涂料填料可分為重鈣和輕鈣兩種，重鈣應(yīng)用于涂料中降低配方成本，特別是超細(xì)重鈣（粒徑12μm），能代替部分鈦白粉顏料，由于其具有較高的硬度、白度、遮蓋力是涂料成膜后具有較好的硬度、耐磨性，而且當(dāng)重鈣粒徑在1μm左右時(shí)，重鈣可用于高光澤涂料，能減少乳液的用量，輕鈣用于建筑涂料具有防腐性能，其次還具有耐水性和緩蝕性能；超細(xì)二氧化硅作為建筑涂料填料使用能加強(qiáng)涂料的強(qiáng)度和表面光滑度，而且能提高顏料的分散和懸浮性，保持涂料的顏色長(zhǎng)久不變。

涂料助劑是涂料不可缺少的組分，首先它能改進(jìn)涂料的性能，促進(jìn)涂膜的形成，其次助劑還可以改進(jìn)涂料生產(chǎn)過(guò)程，維持貯存穩(wěn)定，改善涂料施工條件，提高涂料質(zhì)量，賦予涂膜特有功能。分散劑的主要作用是縮短分散時(shí)間，提高光澤度，提高涂料著色力和遮蓋力，防止浮色發(fā)花，防止絮凝，防止沉降；消泡劑能抑制氣泡的產(chǎn)生，快速消除合成體系的氣泡；增稠劑能改善涂料的流體力學(xué)性能，防止施工工程中流掛現(xiàn)象的產(chǎn)生。

1.3 本論文研究?jī)?nèi)容及意義

本論文擬用高速分散機(jī)分散超細(xì)二氧化硅微粉，得到均勻分散在水中，外觀呈淡青的硅微粉水分散液，即硅溶膠。二氧化硅在水中分散過(guò)程為：

上述形成硅溶膠具有比表面大、吸附性高、分散度高、高耐火絕緣性、耐高溫抗氧化性等性能，生產(chǎn)原料源廣泛，便于生產(chǎn)，價(jià)格低廉。

本論文合成苯丙乳液時(shí)加入單體由三部分組成。第一部分是玻璃化溫度低，賦予乳液粘接性能，增加涂膜的柔韌性的軟單體丙烯酸丁酯；第二部分是玻璃化溫度高，賦予乳液內(nèi)聚力，增加涂層硬度，提高涂層的光澤的硬單體苯乙烯；第三部分為功能單體丙烯酸，作用是引入帶官能團(tuán)的單體，抑制凝膠的產(chǎn)生，賦予乳液反應(yīng)特性，如耐熱性、親水性、耐水性、交聯(lián)性。軟硬單體的比例，對(duì)合成乳液的性能將起到很大的影響。擬通過(guò)軟硬單體比例的調(diào)配可以得到具有滿意Tg乳液。

乳化體系選擇陰離子非離子復(fù)配乳化劑，陰離子乳化劑使乳液表面呈現(xiàn)負(fù)電，非離子乳化劑能在乳液表面形成吸附層，阻止乳液粒子彼此間的碰撞，提高乳液粒子的穩(wěn)定性。在乳液聚合過(guò)程中乳化劑的加入量和配比直接影響乳液的性能和成膜后的性能。擬通過(guò)乳化劑的加入量和配比探討制備穩(wěn)定性好、涂膜性能較佳的苯丙乳液。

超細(xì)二氧化硅微粉作為填料在建筑涂料中的應(yīng)用，能提高建筑涂料耐磨、耐洗涮，增強(qiáng)涂料的附著力等性能，另一方面超細(xì)二氧化硅能替代涂料中的其它顏填料，如鈦白粉，不僅降低涂料的成本而且涂料的性能不會(huì)有很大的變化。超細(xì)二氧化硅微粉在涂料中的使用，將推動(dòng)水性涂料的新發(fā)展。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備

2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料

本論文所用實(shí)驗(yàn)原料見2.1。

表2.1 實(shí)驗(yàn)原料一覽表

2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

本論文所用實(shí)驗(yàn)儀器見表2.2。

表2.2 實(shí)驗(yàn)儀器一覽表

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.2.1 分散法制備硅溶膠

稱取適量的去離子水加入攪拌桶中，將攪拌桶置于高速分散機(jī)上。開啟高速分散機(jī)，將定量的二氧化硅微粉連續(xù)加到攪拌桶中，保鮮膜封口，以防止水分蒸發(fā)和二氧化硅微粉濺出。二氧化硅微粉加完后，補(bǔ)加適量的去離子水，調(diào)節(jié)高速分散速度，保持 2h，制得 SiO2水分散液。將 SiO2水分散液靜止24小時(shí)后，高速分散2h，加入分散劑或潤(rùn)濕劑，繼續(xù)高速分散2h，得到性能良好的硅溶膠[31]。

2.2.2 硅溶膠與苯丙乳液的配合

量取定量硅溶膠和苯丙乳液置于燒杯中，用攪拌槳拌和 30min，所得溶液即為復(fù)配乳液，將復(fù)配乳液均勻涂刷于載玻片上，成膜后觀察涂膜。

2.2.3 苯丙乳液的制備

首先預(yù)乳化液的的配制：在四口瓶中加入一定量去離子水、OP-10、十二烷基硫酸鈉的混合液，25℃均勻攪拌半個(gè)小時(shí)至溶液澄清透明。升溫至40℃，加入一定配比的PS和BA混合液，均勻攪拌直到乳液成乳白色且不分層，得到預(yù)乳化液。

其次苯丙乳液合成：在裝有冷凝管、分液漏斗和溫度計(jì)的四口瓶中加入 1/3的預(yù)乳化液，調(diào)節(jié)水浴溫度80℃，加入1/3的過(guò)硫酸鉀水溶液。待到乳液有藍(lán)光出現(xiàn)時(shí)，開始滴加剩余的 2/3的預(yù)乳化液和剩余的過(guò)硫酸鉀水溶液，控制在3個(gè)小時(shí)左右滴加完畢。滴加完畢后升溫到85℃，保溫半個(gè)小時(shí)左右，保證反應(yīng)完全。自然冷卻到室溫，加少量氨水調(diào)節(jié)pH值到8左右，出料。

2.2.4 涂料的制備

苯丙涂料制備參考配方如下表2.3。

表2.3 苯丙涂料基本配方

苯丙涂料制備工藝步驟：首先將適量水、分散劑消泡劑和增稠劑一起加入攪拌桶中高速攪拌5min，混合均勻；其次將鈦白粉、碳酸鈣和滑石粉加入攪拌罐高速攪拌30min，使顏料充分混合；最后將稱量好的苯丙乳液加入攪拌桶低速攪拌20min，慢慢加入氨水調(diào)節(jié)pH值至7～8，出釜檢測(cè)。

2.3 性能測(cè)試

2.3.1 乳液穩(wěn)定性測(cè)試

鈣離子穩(wěn)定性：首先配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氯化鈣水溶液，然后按照1：4的體積比取乳液與氯化鈣于試管，無(wú)分層也無(wú)沉淀出現(xiàn)，密封放置48小時(shí)，依然不出現(xiàn)沉淀，說(shuō)明乳液的鈣離子穩(wěn)定性良好。

pH穩(wěn)定性：取少量乳液于試管，測(cè)pH值，然后向其中逐步加入適量的氨水（或稀鹽酸），搖勻并看是否出現(xiàn)分層和沉淀現(xiàn)象，若有，記錄pH值，測(cè)定pH值穩(wěn)定范圍。

機(jī)械穩(wěn)定性：取適量的乳液于杯中，調(diào)節(jié)基座的高度。以 1400r/min的恒定轉(zhuǎn)速攪拌，正轉(zhuǎn)5min，然后反轉(zhuǎn)5min，重復(fù)十次。若無(wú)分層，則表明機(jī)械穩(wěn)定性合格。

2.3.2 固含量測(cè)試

取4cm×4cm的錫箔紙，折疊成盒狀，稱重M1。然后加入少量乳液，稱總重M2。然后放入75℃的烘箱中，直到恒重，稱其總重量，記作M3。

固含量S=（M3-M1）/(M2-M1)

2.3.3 乳液的最低成膜溫度測(cè)試

將乳液涂于凹槽處，待溫度穩(wěn)定后，觀察乳液在不同的溫度區(qū)間的成膜性，讀取最低成膜溫度。

2.3.4 涂料耐洗刷性能測(cè)試

將樣板涂膜面向上，水平地固定在耐洗刷試驗(yàn)儀的試驗(yàn)臺(tái)上。將預(yù)處理過(guò)的刷子置于試板的涂膜面上，使刷子保持自然下垂，滴加約2mL的水于樣板的測(cè)試區(qū)域，立即啟動(dòng)儀器，反復(fù)洗刷涂層并以每秒滴加約 0.04mL水的速度使洗刷面保持濕潤(rùn)。當(dāng)洗刷次數(shù)達(dá)到規(guī)定次數(shù)或洗刷至樣板露出底材時(shí)取出試板，記錄洗刷次數(shù)。

2.2.5 涂料耐水性測(cè)試

漆膜的耐水性用吸水率來(lái)表示，將乳液傾倒在培養(yǎng)皿中，自然流平，干燥成膜。取一定質(zhì)量(m1)的乳膠膜，用去離子水覆蓋浸泡24h，取出用濾紙迅速吸干其表面水分，稱重得其質(zhì)量(m2)，按吸水率表征乳膠膜耐水性[33]。

吸水率=(m2-m1)/m1×100%

2.2.6 涂料耐磨性能測(cè)試

按涂膜制備方法，將涂料刷涂于清潔干燥的底板上，干燥24h后測(cè)試。將樣板固定于耐磨儀的工作轉(zhuǎn)盤上，加壓臂上加所需的載重和經(jīng)整新的砂輪,在臂末端加上與砂輪重量相等的平衡砝碼,輕輕放下加壓臂，開啟工作開關(guān)，觀察涂膜磨透時(shí)，轉(zhuǎn)盤所轉(zhuǎn)的次數(shù)[34]。

2.2.7 涂料遮蓋力的測(cè)定

涂料遮蓋力測(cè)試的方法為：用單位面積遮住底板所需涂料最少用量作為遮蓋力的指標(biāo)。稱取一定質(zhì)量的涂料在玻璃黑白格板上均勻刷涂，當(dāng)剛好看不見黑白格時(shí)停止涂刷，稱重、計(jì)算涂料的遮蓋用量，遮蓋用量越少遮蓋力越好[35]。

2.2.8 涂料反射率的測(cè)定

用C84-Ⅲ反射率測(cè)定儀測(cè)得涂膜反射率。以不加入超細(xì)二氧化硅微粉涂料的反射率為標(biāo)準(zhǔn)值，求出標(biāo)準(zhǔn)值與其它組分（加入不同超細(xì)二氧化硅微粉的涂料）反射率的差值，差值比標(biāo)準(zhǔn)值即為反射率下降比。

2.2.9 涂料耐酸、耐堿性能的測(cè)試

將涂料均勻涂覆于規(guī)定尺寸的水泥板上，干燥24h后分別置于1%氫氧化鈉溶液和1%鹽酸溶液中浸泡24h，取出試樣觀察涂膜表面變化。

3.結(jié)果與討論

3.1 超細(xì)二氧化硅微粉分散量探究

3.1.1 超細(xì)二氧化硅微粉在水中的分散量

本組實(shí)驗(yàn)的條件為：調(diào)節(jié)高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r/min，配制超細(xì)二氧化硅微粉不同百分含量（總量為水加硅粉質(zhì)量）水分散液，通過(guò)觀察上清液狀況判斷二氧化硅微粉的最佳分散量。

表3.1 超細(xì)二氧化硅微粉在水中的分散量

在上述實(shí)驗(yàn)中隨著超細(xì)二氧化硅微粉分散量的增加上清液會(huì)變渾濁，當(dāng)加入量為 10%時(shí)上清液明顯變渾濁，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)加入超細(xì)二氧化硅微粉上清液渾濁現(xiàn)象反而變化不明顯；pH值越小超細(xì)二氧化硅微粉水分散液越穩(wěn)定。因此超細(xì)二氧化硅微粉在水中的分散量最大為 10%左右，最佳pH值為6。

3.1.2 表面活性劑加入對(duì)超細(xì)二氧化硅分散量的影響

本組實(shí)驗(yàn)條件為：調(diào)節(jié)高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速為4000 r/min，通過(guò)改變加入表面活性劑百分含量，觀察20%超細(xì)二氧化硅微粉水分散液分散量。表面活性劑的加入能很大程度的提高超細(xì)二氧化硅微粉在水中的分散量，六偏磷酸鈉作為分散劑的性能好于 SN-5040。故在硅微粉分散中選用六偏磷酸鈉做分散劑，其用量控制在硅微粉加入量的12.5%最佳。

表3.2 加表面活性劑后超細(xì)二氧化硅微粉在水中的分散量

3.1.3 超細(xì)二氧化硅微粉水分散液與苯丙乳液混合性能的探究

將 5%、10%、15%、20%超細(xì)二氧化硅水分散液分別與苯丙乳液混合配成 30%、50%的混合液（水分散液占二者總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)）。將其置于一次性塑料杯中靜置24h，觀察混合液穩(wěn)定狀況。

由圖3.1可知硅溶膠與苯丙乳液按1/1和3/7復(fù)配，都能得到穩(wěn)定的混合液，靜止24h后，1/1明顯比 3/7混合液沉降的少，由此得當(dāng)二者配比按1/1混合時(shí)形成的混合液穩(wěn)定性更好；10%的硅溶膠與苯丙乳液混合所得混合液幾乎沒有沉降，10%的硅溶膠與苯丙乳液按 1/1配合是二者的最佳配比。由圖3.2觀察到硅溶膠與苯丙乳液混合液不易成膜，形成膜易裂。為了改進(jìn)涂膜的成膜性能，論文下一步進(jìn)行苯丙乳液配方的優(yōu)化研究。

圖3.1 超細(xì)二氧化硅水分散液與苯丙乳液混合液

圖3.2 超細(xì)二氧化硅水分散液與苯丙乳液混合液成膜外觀

3.2 苯丙乳液配方的優(yōu)化研究

3.2.1 軟硬單體配比對(duì)苯丙乳液性能的影響

不同軟硬單體比對(duì)乳液性能的影響如表3.3。

表3.3 軟硬單體配比對(duì)苯丙乳液性能的影響

從表3.3可以看出，增加軟單體的加入量能降低乳液的最低成膜溫度、增加膜的柔韌性。由此可得當(dāng)軟硬單體比為 3/2時(shí)苯丙乳液成膜溫度最佳。

3.2.2 乳化劑對(duì)苯丙乳液性能的影響

本組實(shí)驗(yàn)所用乳化劑為陰離子（十二烷基硫酸鈉 SDS)和非離子（OP-10）復(fù)配乳化劑，陰、非離子乳化劑配比對(duì)苯丙乳液影響如表 3.4；當(dāng)陰、非離子配比為 2/3時(shí)，改變?nèi)榛瘎┱紗误w百分含量對(duì)苯丙乳液影響如表3.5。

陰、非離子乳化劑穩(wěn)定機(jī)理不同，二者配合使用能很大程度的提高苯丙乳液的機(jī)械穩(wěn)定性、鈣離子穩(wěn)定性等性能。由表3.4可知陰、非離子配比為2/3時(shí)苯丙乳液各項(xiàng)性最佳。

表3.4 乳化劑配比對(duì)苯丙乳液性能的影響

陰、非離子乳化劑配比為2/3，由表3.5可隨著乳化劑加入量的增加，苯丙乳液固含量增加，鈣離子穩(wěn)定性越來(lái)越好，最低成膜溫度略有增加，但當(dāng)乳化劑含量超過(guò) 7.56%時(shí)乳液機(jī)械穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性明顯變差。

表3.5 乳化劑含量對(duì)苯丙乳液性能的影響

綜上所述，當(dāng)陰、非離子乳化劑配比為2/3，乳化劑含量占單體百分?jǐn)?shù)為 7.56%時(shí)，苯丙乳液各項(xiàng)性能最佳。

3.3 超細(xì)二氧化硅微粉含量對(duì)苯丙涂料性能的影響

3.3.1 超細(xì)二氧化硅微粉含量對(duì)苯丙涂料耐水、耐酸、耐堿性能的影響。

本組實(shí)驗(yàn)用超細(xì)二氧化硅代替鈦白粉做為苯丙涂料的填料，通過(guò)對(duì)超細(xì)二氧化硅微粉占鈦白粉的百分含量的改變探究其對(duì)涂料耐水、耐酸、耐堿性能的影響如表3.6。

表3.6 超細(xì)二氧化硅微粉含量對(duì)苯丙涂料耐水、耐酸、耐堿性能的影響

由表3.6可知，超細(xì)二氧化硅加入量對(duì)苯丙涂料耐水性、耐酸性影響不明顯，隨著硅微粉加入量的增加涂料的耐堿性能有增強(qiáng)趨勢(shì)，當(dāng)硅微粉加入量達(dá)到35%以上涂膜耐堿性達(dá)標(biāo)。

3.3.2 超細(xì)二氧化硅微粉含量對(duì)苯丙涂料耐磨、耐洗涮性能的影響

超細(xì)二氧化硅微粉占鈦白粉的百分含量的改變對(duì)涂料耐磨、耐洗涮性能的影響，如表3.7。

表3.7 超細(xì)二氧化硅微粉含量對(duì)苯丙涂料耐磨、耐洗涮性能的影響

由表 3.7可知在苯丙涂料中隨著超細(xì)二氧化硅微粉加入量的增加其耐磨性呈增加趨勢(shì)，當(dāng)超細(xì)二氧化硅完全代替鈦白粉時(shí)涂料的耐磨性最好，磨透涂膜需486轉(zhuǎn)；另外在苯丙涂料中加入超細(xì)二氧化硅微粉能明顯提高涂膜的洗涮次數(shù)，并且隨著加入量的增加，其耐洗涮次數(shù)也會(huì)明顯增加，當(dāng)加入量超過(guò) 35%時(shí)涂膜耐洗涮次達(dá)到10000次以上。涂膜耐磨、耐洗涮性能增加主要是因?yàn)槌?xì)二氧化硅比表面積大、表面活性高，能與聚合物分子交聯(lián)結(jié)合。

3.3.3 超細(xì)二氧化硅微粉含量對(duì)苯丙涂料遮蓋力、吸水率、反射率的影響

超細(xì)二氧化硅微粉占鈦白粉的百分含量的改變對(duì)涂料遮蓋力、吸水率、反射率的影響如表3.8。圖3.3到圖3.5分別表示超細(xì)二氧化硅微粉含量對(duì)苯丙涂料遮蓋力、吸水率、反射率的影響。

表3.8 超細(xì)二氧化硅微粉含量對(duì)苯丙涂料遮蓋力、吸水率、反射率的影響

圖3.3 超細(xì)二氧化硅微粉對(duì)苯丙涂料遮蓋力的影響

由圖 3.3知隨著超細(xì)二氧化硅微粉加入量增加，涂膜遮蓋力減小，加入量超過(guò) 30%時(shí)，遮蓋用量大于優(yōu)等外墻涂料250g/m2的標(biāo)準(zhǔn)；由圖3.4可得出隨著超細(xì)二氧化硅微粉加入量的增加涂膜反射率下降比增加，即涂膜光澤降低，加入量在30%～50%時(shí)反射率下降比保持在21.93%～23.67%之間，在該范圍間涂膜遮蓋力性能最佳，這主要是因?yàn)槌?xì)二氧化硅微粉是惰性填料，惰性填料折光指數(shù)和成膜物接近。由圖3.5知隨著超細(xì)二氧化硅微粉加入量逐漸增多，吸水率逐漸減少，涂膜吸水率在 0.16%～0.48%。這主要是因?yàn)樵黾映?xì)二氧化硅微粉的用量，涂料體系中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增加，形成涂膜致密性加強(qiáng)。

圖3.4 超細(xì)二氧化硅微分含量對(duì)苯丙涂料反射率下降比的影響

圖3.5 超細(xì)二氧化硅微分含量對(duì)苯丙涂料吸水率的影響

4.結(jié)論

本論文利用超細(xì)二氧化硅微粉代替鈦白粉作苯丙涂料的填料對(duì)苯丙涂料性能進(jìn)行改進(jìn)；為改善其成膜性，對(duì)苯丙乳液配方進(jìn)行優(yōu)化研究。結(jié)論如下：

通過(guò)機(jī)械分散法能使超細(xì)二氧化硅微粉在水中分散，分散量最大為 10%左右；六偏磷酸鈉含量為 12.5%是硅微粉分散性最佳；苯丙乳液和硅微粉水分散液配合能形成穩(wěn)定混合液。

苯丙乳液合成時(shí)，加入軟硬單體比例為 3/2涂膜亮白、光滑平整；加入陰、非離子乳化劑比例為2/3，含量占單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.06%時(shí)乳液的固含量、機(jī)械穩(wěn)定性、鈣離子穩(wěn)定性、酸堿穩(wěn)定性及最低成膜溫度都達(dá)到配制涂料的最佳條件。

超細(xì)二氧化硅微粉加入苯丙涂料中能提高涂料的耐堿性能，當(dāng)硅微粉加入量達(dá)到 35%以上涂膜耐堿性達(dá)標(biāo)；隨著超細(xì)二氧化硅微粉加入量的增加涂料的耐磨、耐洗涮性能明顯提高，當(dāng)加入量超過(guò)35%時(shí)，耐洗涮次數(shù)達(dá)到10000次以上；超細(xì)二氧化硅微粉加入超過(guò) 30%時(shí)，遮蓋用量大于優(yōu)等外墻涂料 250g/m2的標(biāo)準(zhǔn)；在涂料中加入超細(xì)二氧化硅微粉時(shí)涂膜吸水率在0.16%～0.48%；超細(xì)二氧化硅微粉加入量在30%～50%時(shí)反射率下降比保持在21.93%～23.67%之間，在該范圍間涂膜遮蓋力性能最佳。

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