新型石材防护材料的合成以及其性能研究.doc

摘要:讨论了引发剂、反应温度及单体比对合成共聚物的影响;用傅立叶红外光谱仪FT-IR200,Quant a200型扫描电子显微镜、QFZ-II型附着力测试仪等测试了氟硅材料性能，经分析表明该材料不仅有较好的 憎水性，同时有很好的附着力、硬度和耐候性，是一种性能较好的石材防护材料关键词:氟硅共聚物有机硅有机氟防护材料引言石材是应用最广泛的建筑材料，从古代的石窟、石桥、石塔到现代普遍使用的各种装饰石材以及各种岩画、 雕像、壁刻和纪念碑等，这些使用的石材大部分暴露在自然界的风化环境中，特别是近代工业的发展，环 境污染对石材腐蚀的威胁更加严重，随着科学技术的发展，人们逐步认识到正确使用石材防护剂可以减缓 石材的腐蚀和污损，并预防多种石材病石材表面防护剂的种类很多，无机表面防护剂和有机表面防护剂;半永久性防护（石蜡、硅油等）和久性防护 （如树脂涂料）;表面成膜型和渗透固结型;等等在这篇文章中研究的是新型有机表面防护剂有机硅树脂具有较低的表面能，可以低到21-22mN/m,是较为理想的防水、防污材料，且耐腐蚀性、耐高 低稳性能也较好但有机硅树脂也有不少缺点，成膜性能较差，涂膜附着力差，涂膜耐溶剂性差，温度较 高时漆膜机械强度不好。

有机氟化合物中氟原子的电负性大，直径小，且C-F键能高，可使水的表面张力显著降低，全氟烷炷表面 张力低至IOmN/m同时与氢原子相比，氟原子更容易将C-F键屏蔽起来，保持高度的稳定性，因此含氟化 合物具有“二高”(高表面活性、高耐热性、高化学稳定性)及”两憎”(憎水、憎油)的特性但存在的问题是需 要高温交联，在溶剂中的溶解性欠佳，价格较贵等有机硅、有机氟各有优点及不足将它们有机结合起来, 则能互相取长补短，优势互补制备出具有卓越防水、防油、耐站污、耐老化等性能的新型石材防护材料实验部分1.1原料甲基丙烯酸2,2,2 一三氟乙酯(TFEMA),哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司;甲基丙烯酸差劲乙酯(HEMA)无锡市 利润化工有限公司;乙烯基三乙氧基硅烷((KH151),南京和福化工厂;乙酸丁酯，海久亿化学试剂有限公司； 偶氮二异丁月青(AIBN),湖北成宇宙制药有限公司;HDI三聚体，上海三浦化工有限公司1.2主要分析仪器傅立叶红外光谱仪FT-IR200,Quanta200型扫描电子显微镜、QFZ 一 n型附着力测试仪、QHQ型涂膜铅 笔划痕硬度仪1.3氟硅材料的合成(1)合成机理(2)合成步骤将部分甲基丙烯酸三氟乙醋、甲基丙烯酸轻乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷单体和部分引发剂…起加人到溶剂 中，待引发剂溶解后倒入250m1的四口烧瓶中，加热搅拌聚合反应1h后，将剩余引发剂和单体分2h滴 完，再反应1h后冷却岀料。

2结果与讨论2.1引发剂选择及用量对氟硅材料性能的影响溶液聚合常用的引发剂主要有BPO,AIBNo聚合中若使用BPO,则其分解吋生成的苯基自由基特别活泼， 可以夺取聚合物链上的氢原子，从而使聚合物形成支链，且BPO可在聚合物中引人可吸收紫外光的苯环, 其抗紫外性能将受到影响，材料在阳光暴晒下会变黄而使用AIBN引发剂，其分解时生成的丁膳自由基 则较稳定，不易进行夺氢反应，因此采用AIBN引发剂，可得到分子量分布窄的聚合物，且引发效率高， 抗紫外性能好引发聚合形成聚合物的聚合度与引发剂浓度的平方根呈反比，即引发剂用量增加，聚合度下降，分子量降 低，聚合物强度下降，铅笔硬度下降，从引发剂AIBN用量为0.2%吋的4H下降到引发剂用量为0.6%时 的2H当引发剂用量为0.1%吋，共聚物是淡黄色液体，和水的钻度相当，可以知道引发剂没有引发单体 聚合反应当引发剂用量为0.7%吋反应很是剧烈，在短吋问内迅速聚合反应凝胶，反应很难控制反应 的温度控制在85}C）从表1可知引发剂的用量应控制在0.2% — 0.6%2.2温度对氟硅材料的影响由表2可知，当温度为75C吋，在•定的吋间内，引发剂理论上是分解了，但还是没有能够很好的引发聚 合，当温度为95C吋，在极短的吋间内，引发剂迅速引发聚合，发生暴聚。

而在同样的吋间内，温度在8 0 - 90°C之间吋，反应很平稳，并通过测试聚合物黏度可以知道，随着温度的升高产物的平均聚合度降低, 分子量减小2.3单体比对氟硅材料的影响由表3可知，氟硅材料的附着力随着HEMA的用量增加而增大，这是因为HEMA的用量增大会增加共聚 物中的活泼释基的含量，因此附着力是逐渐增大的而合成氟硅材料的接触角是随着TFEMA的用量的增 加而增大，随着TFEMA的用量的增加共聚物中侧链含氟量增多，因此材料的憎水性增强2.4红外光谱分析图6是氟一硅一丙共聚物红外光谱图，1734-1744cm处为竣基或碳基吸收峰;图4,5中968crn是C=C伸 缩振动峰，而图6氟•硅•丙共聚物谱图中在此处无吸收峰，说明体系中C=C双键基本反应完全，据此判 断氟单体和硅单体和丙烯酸酯单体反应物儿乎全部参加了聚合反应;图4,5,6中2965-29。