【博士】有機(jī)硅氟建筑防水防塵材料的研究與開發(fā)

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　　【博士】有機(jī)硅氟建筑防水防塵材料的研究與開發(fā)　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：中山大學(xué)　　學(xué)位年度：2007　　本工作從分析目前市場(chǎng)上的有機(jī)硅建筑防水劑及國(guó)內(nèi)產(chǎn)品存在的問(wèn)題出發(fā)，圍繞開發(fā)性能優(yōu)異、性價(jià)比高的有機(jī)硅防水材料展開，特別是對(duì)氟改性有機(jī)硅材料的制備方法與應(yīng)用進(jìn)行研究，開發(fā)出具有應(yīng)用價(jià)值的氟改性有機(jī)硅材料，主要開展的研究如下：　　以甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷或羥基硅油為原料制備了n(Me)／n(Si)值為1．2，1．4，1．6的有機(jī)硅樹脂預(yù)聚物，并對(duì)n(Me)／n(Si)值對(duì)防水材料的防水性能和硅樹脂防水層的耐堿性能的影響進(jìn)行了探討。其中，以甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷制備的甲基硅樹脂防水劑，當(dāng)n(Me)／n(Si)值為1．2的時(shí)，具有良好的防水性能。以甲基三乙氧基硅烷和羥基硅油為原料制備的甲基硅樹脂防水劑，隨著n(Me)／n(Si)值的增大，其吸水率比減小，試件表面與水的接觸角隨之增大，綜合考慮吸水率比和硅樹脂防水層的耐堿性能，本路線制備的n(Me)／n(Si)值為1．2．1．4的防水劑具有最優(yōu)的防水性能，并有望具有較長(zhǎng)時(shí)間的防水保護(hù)功能。這些結(jié)論為制備性能優(yōu)異、性價(jià)比高的長(zhǎng)鏈烷基有機(jī)硅防水劑提供借鑒，尤其是以羥基硅油出發(fā)的這條路線，具有重要的應(yīng)用價(jià)值?！　? 在長(zhǎng)鏈烷基硅樹脂防水劑系列中，長(zhǎng)鏈烷基的引入，有利于提高防水劑的防水性能和耐堿性能，而且，烷基鏈的長(zhǎng)度，以碳原子數(shù)為3～8的防水劑具有最優(yōu)的防水性能。通過(guò)羥基硅油改變長(zhǎng)鏈烷基硅樹脂的n(R)／n(Si)值，該值在1．帖I．4之間，隨著n(R)／n(Si)值增大，基材表面與水的接觸角也隨之增大，憎水性能得到增強(qiáng)，防水層具有良好的耐堿性能，有望具有較長(zhǎng)時(shí)間的防水壽命。羥基硅油的引入，不僅可以提高硅樹脂的憎水性能，而且可以適當(dāng)降低成本。在此基礎(chǔ)上，給出了一種性能優(yōu)異、性價(jià)比高的有機(jī)硅防水劑的配方?！　∫员籽趸柰榕cF．8261出發(fā)，水解共縮聚制備n(R)／n(Si)=l的氟改性有機(jī)硅防水劑，當(dāng)F．8261的含量為5％，防水劑具有較優(yōu)的綜合性能，其中，吸水率比為6％，表面與水的接觸角為1350。以丙基三甲氧基硅烷與氟羥基硅油出發(fā)水解縮聚制備氟改性有機(jī)硅防水劑，n(R)／n(Si)值在1．0與1．4之間，吸水率比隨著該值的增大而減小，表面與水的接觸角增大。綜合考慮成本與性能，n(R)／n(Si)=1．2的防水劑具有較好的性價(jià)比，其中，吸水率比為7．4％，表面與水的接觸角為135"，膜層耐沾污性能的等級(jí)為0級(jí)?！　? 對(duì)比研究了不同的溶膠．凝膠方法制備納米級(jí)二氧化硅粒子以及反應(yīng)過(guò)程，確定了一種新的方法：改進(jìn)的種子生長(zhǎng)法，并且借助電導(dǎo)率儀對(duì)反應(yīng)進(jìn)行了監(jiān)控，為大規(guī)模制備氟改性有機(jī)硅納米材料提供了可能?；痉磻?yīng)條件為：以乙醇為溶劑，反應(yīng)溫度為40℃；F-8261和TEOS的體積比選擇為l：25；催化劑選擇為強(qiáng)堿和弱堿按一定體積比的混合物；硅氟納米粒子分兩步制備，第一步，制備二氧化硅納米粒子，第二步，二氧化硅納米粒子的表面氟化改性。最后階段，采用酸中和堿終止反應(yīng)，制備的體系具有良好的穩(wěn)定性。利用IR,UV，TEM，XPS等手段對(duì)氟改性有機(jī)硅納米粒子進(jìn)行了表征，IR分析結(jié)果表明氟改性單體通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合在Si02納米粒子的表面；通過(guò)控制催化劑的用量，分別制備了粒徑為36 am和85 nm的氟改性有機(jī)硅粒子。氟改性有機(jī)硅粒子在玻璃表面可以形成一層致密較為均勻的薄膜，而且該膜層具有良好的耐紫外老化性能和耐摩擦性能。該膜層與玻璃表面通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合，附著力強(qiáng)，而且不改變玻璃的外觀和透光率，涂層表面具有良好的防水、防塵、防污等性能；表面與水的靜態(tài)接觸角為103．5。。當(dāng)添加該材料到烷基防水劑中，改變了材料表面的化學(xué)構(gòu)成，材料表面的疏水、防污等性能得到提高，表面與水的靜態(tài)接觸角由原來(lái)的125．50增大到1360?！　?

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