建筑材料是土木工程和建筑工程中使用的材料的统称。可分为结构材料、装饰材料和某
些专用材料。近年来,高分子材料在建材行业中应用已相当广泛,生产这些高分子材料时大
多需要用到一些助剂以改善材料的加工性能和产品质量;另一方面,有些高分子聚合物本
身就可以作为其它高分子材料的合成和生产助剂,例如,氟聚合物可作为无规共聚聚丙烯
(
PPR)的加工助剂用来降低聚丙烯的挤出压力、消除机头口模积粒现象和提高制品的表面
光洁度。本文主要介绍建筑材料中常用的丙烯酸酯类(
ACR)、有机硅两类高分子助剂。
1 丙烯酸酯类高分子助剂
聚氯乙烯(
PVC)是一种由氯乙烯聚合成的通用塑料,它的用途十分广泛,具有优异
的力学性能和低廉的价格,因而被广泛地应用于管材、型材、板材、片材等建材领域。但是,
PVC 存在加工性能差、热稳定性差、低温冲击强度差等加工和性能缺陷。因而,PVC 的配方
体系中包含有稳定剂、填充剂、抗冲击改性剂及各种润滑剂等多种助剂。丙烯酸酯类
(
ACR)就是 PVC 加工过程中非常重要的一类抗冲改性剂,它能够显著改善 PVC 制品的
低温冲击强度。
丙烯酸酯类抗冲击改性剂是一种具有核壳结构的弹性体,它的
“壳”层是一种丙烯酸酯
类聚合物,它的玻璃化温度较高,
“核”层的玻璃化温度低,是一种交联的丙烯酸酯类单体
聚合物(如
PBA)。具有抗冲型的 ACR 分为双层和三层两种核壳结构。具有双层
“核壳”结
构的
ACR 的外层是一种共聚物,这种共聚物主要由丙烯酸酯与甲基丙烯酸甲酯组成;三层
“核壳”结构 ACR 又可分为次外层与最外层,次外层通常为苯乙烯聚合物,除核层为轻度交
联外,其它层又可根据应用的需要分为线形或交联的
2。分步乳液聚合法是目前生产 ACR
的常用制作方法,这种方法第一步是用种子乳液聚合法来制作种子乳胶粒,再进行适度交
联,然后在其中滴加其他单体,从而在种子的乳胶粒表层间形成接枝共聚反应,经过上述
化工流程,制成
ACR 的乳液。第二步是把第一步形成的 ACR 乳液进行喷雾干燥,制成粉状
树脂。
ACR 加工助剂的作用机理为:ACR 颗粒由数以亿计的丙烯酸酯类的弹性球堆积而成,
这些弹性球的粒径通常为
350 nm 左右,颗粒内没有分子间的互相缠绕,所以 ACR 冲击改
性剂颗粒在高速搅拌机和挤出机的共同作用下,非常容易在
PVC 中均匀地分散成颗粒直径
为
0.1 mm~0.4 mm 的丙烯酸酯弹性球,进而形成以这种弹性球为
“岛”相,以 PVC 为“海”
相的
“海一岛”结构,这可以极大地增强 PVC 的抗冲击性。这种“海一岛”结构,因为 PVC 和
ACR 混合形成的
“海一岛”结构中,PVC 形成的“海”相是由单纯由 PVC 一种物质构成,并
且具有
“海一岛”结构的材料的维卡软化点主要取决于“海”相的维卡软化点和“海”相所占的
比例。因此,运用冲击改性剂
ACR 制成的 PVC 制品具有较高的维卡软化点,又因为材料的
维卡软化点越高,它的韧性就会越差,故而运用冲击改性剂
ACR 制成的 PVC 制品的韧性
较差,这是
ACR 作为 PVC 加工助剂的最大缺点。
2 有机硅类高分子助剂
有机硅即,是一种由氧原子和硅原子交替组成的高分子合成材料,在这种化合物的分
子当中,至少有一个有机基直接与硅原子相连,从而使有机硅表现出有机和无机双重的化
学性能。这种合成材料具有优良的耐紫外线、耐高低温、耐氧化降解、耐红外辐射,同时具有
电绝缘性和弹性性能,它的可以是有一定粘度的液体,也可是橡胶体或者固体树脂。
有机硅的表面能很低,它单独使用时可以用来作为耐热涂料、耐候涂料、水性涂料、耐热
电绝缘涂料隔离涂料;作为助剂使用时,可以用作流平剂、消泡剂、偶联剂等。
2.1 流平剂
流平剂是粉末涂料中一种最重要助剂产品之一,用有机硅做流平剂,用量少,效率高。
硅油、有机硅改性树脂是涂料行业中使用最早、最广泛的一种流平剂。用有机硅做流平剂可以
显著降低涂料的表面张力,改善涂料的流平性,减少涂膜的表面张力梯度,防止涂料发花、