纳米粒子改性丙烯酸聚合物的研究进展.pdf

化
进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
201]年第30卷增刊
进展与述评
ents. osos。 5AA-A5?
纳米粒子改性丙烯酸聚合物的研究进展
胥昌纯
挺
(重庆市?南区坏境监测站,重庆401320)
摘要:纳米粒子放性两烯酸树脂作为一种有机无机复合村料、与传统材朴相比具有突出的优点与广阔的应用
前景。综述了纳米粒子政性两媂酸树脂的制备及其应用、述了国内外在此方向上的研究进展。
关键词;纳米粒子;丙焃酸树艏;研究迸展
Research and development on the application of
acrylic resin modified by nano particle
XU Changchun, LU Ting
Chongqing Ba'nan district environmental monitoring centre, Chongqing 101320, China)
Abstract: As an organic-inorganic composite materials, acrylic resins modefied by nanoparticles
have excellent properties and broad application prospects when compared to traditional
materia]s. The preparation and application of acrylic resins modefied by nanoparticles are
reviewed. Developments and research at this direction are also summerized.
Key words: nanoparticle; acrylic resin; research and development
丙烯酸树脂是一种常用的高分子聚合物,因其著的比表面积,并且表面存在不饱和的残键和不同
对光的主吸收峰位于太阳光谱的范围之外,所以具键合状忞的羟基,具有极强的反应活性。同时还具
有优良的耐光性和耐户外老化性能,而且具有稳定有小尺寸效应和宏观量子隧道效应,因此能深入到
性好、涂膜光亮丰满、附着力强等特点,广泛应用丙燏酸聚合物内部与大分子之间发生键合作用,结
于涂料、皮革等行业。但丙烯酸树脂的线性结构导合成立体网状结构。纳米SiO2可使基体应力集中
致的抗回黏性差,耐热性、耐污染性不佳等缺陷限发生改变,吸收一定的变形功,阻止或减轻破坏性
制了它的进一步的应用。粒径在1~100mm的纳开裂的发生。因此纳米SiO2攻性的丙烯酸树脂具
米粒子,与传统的宏观大尺寸颗粒有所不同,具有有更为优异的力学性能、耐水性及稳定性。同时,
系列新颖的物理、化学性质。例如,纳米粒子独由于Si(2极强的物理刚性,也可使聚合物的耐磨
特的界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观性有很大的提高。此外,纳米SiO)2的小尺寸效应
量子隧道效应等特性使其具有强化学活性、光吸收和界面效应使其具有特殊的光学性能,对波长在
作用、热稳定性以及催化性等。纳米粒子的添加,400nm以内的紫外光吸收率在70%以上,同时对
大大改善了丙烯酸树脂的表面强度、耐腐蚀性、耐波长在800nm以外的红外光反射率也达70%以
冲击性等,还赋予了它导电性、自清洁性、磁性等上.。因此,纳米SiO2改性的丙烯酸树脂可有效减
新的性能。本文则对近年来对纳米粒子改性丙烯酸缓其光.照老化现象
树脂的研究进展做了简要介绍,并对其未来发展做1.1应用于涂料行业
了展望。
Ta hmassebil通过向丙烯酸/三聚氰胺树脂中
1纳米SiO2改性
添加一种疏水性的纳米SiO2粒子,制备了一种具
纳米Si2的粒径一般在20~60nm,有着显第一作者:背昌纯(1964-),男,高级工程师, E-mail lukey(@6s,cm
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增刊
胥昌纯等:纳米粒子改性丙烯酸聚合物的研究进展
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有黏弹性和耐摩擦性的汽车涂料。通过分析发现,能。以纳米TiO2与丙烯酸树脂等高分子聚合物进
纳米Si(2粒子的加入,使树脂在受到外部冲击时行复合,可赋予聚合物独特的光学及催化性质
能保持有效弹性;同时增加了树脂的硬度与表面粗2.1涂装防护方向
糙度,使其具有很好的耐磨性。
TiO2是一种多晶型的化合物,有锐铽型、金
Tsutomu2将粒径在30nm的Si2粒子与丙红石型和板钛型,其中锐钛型和金红石型应用广
烯酸乳液混合制备了一种环保型乳胶漆。这种环保泛。两种不同的晶型在不同波长范围肉对紫外光都
漆比传统涂料可降低35%的有机物质的使用量。有吸收作用,其中,在波长290~330nm时,金
同时,其光泽、硬度、时溶剂型、耐水性等方面也红石型纳米TiO2的紫外吸收能力较强,特别是在
比传统的丙烯酸涂料有所提高,具有良好的应用波长300nm左右时达到了95%以上;而在波长
前景。
350~550nm时锐铽型的紫外吸收能力较强。但考
Aiping Zhu使用纳米SiO2和苯乙烯/丙烯酸虑到对有机物起降解作用的主要是波长在300nm
丁酯/丙烯酸的聚合物为原材料,使用悬浮聚合法左右的紫外光,因此,在涂装防护领域内,金红石
制备了一种具有抗紫外线功能的复合材料。经测型纳米TiO2的应用范围较广。
定,当纳米SiO2的质量分数在1.5%时,这种复
朱永华使用金红石型纳米TO2与丙烯酸树
合物在220~270nm处的紫外吸收强度大幅下降,脂进行复合,使用十二烷基苯磺酸钠对TiO2进行
显示出了良好的紫外光屏蔽效应。
表面改性,并对其加入量进行了考察。结果表明,
2应用于塑料行业
随着TiO2的含量的增加,纳米复合涂层对紫外光
聚丙烯是塑料行业的常用材料之一。周红军1的吸收率呈上升趋势,抗紫外线性能增强,并且在
采用熔融共混法制备了聚丙烯/甲基丙烯酸缩水甘TiO2的含量为5%时达到最佳。
油酯接枝POE/纳米二氧化硅(PP/POE-g-GMA/
倪焕春用苯乙烯丙烯酸丁酯乳液包覆金红
纳米SiO2)复合材料。经过分析表明:5%POE-石型纳米TiO2并用其对聚丙烯进行改性。结果表
gGMA和3%的氨基功能化纳米SiO2(SiO2-g明改性的纳米TO2能有效提高聚丙烯的力学性能
NH2)具有明显的协同增韧效应,冲击强度提高和抗紫外光老化性能。经紫外光老化500h后,改
157%。
性后的聚丙烯的断裂伸长率保持率为31%,大大
1.3其它
高于未改性前的8%。
Zhou制备了一种甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁
Phaneshwar-9用粒径在15~70nm的TiO2与
啃/甲基丙烯酸的聚合物,并向其中添加了纳米丙烯酸树脂制备了一种复合涂料。当纳米粒子的质
SiO2,以A-174作为分散剂。当纳米SiO2粒子的量分数在5%,涂层的厚度在10m到204m时,
含量为3%,A-174的含量为4%时,纳米SiO2在该涂料可对 Kevlar纤维起到有效地保护作用,防
聚合物中分散良好,平均粒径为45nm。此时聚合止其在紫外线照射下的降解。通过实验,经过紫外
物的剪切强度提高了68%,热稳定性与抗水性均线一周的照射,该纤维的拉伸率等力学性能可保持
得到了增强。