Page 216 - 《精细化工》2020年第7期

·1498· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

结构结合，赋予该防水涂料优异的防渗透性。 产生的硅原子上的羟基不仅与聚乳酸形成氢键，其
由于聚乳酸的成膜性较高，从图 2（c）可见， 氨基还与纤维素产品基质的纤维素分子链形成分子
孔道（毛细管）半径 R 为 0.2~0.3 m。在同样长度的 间氢键，如下所示。固定 HDTMS/TEOS 物质的量
L(t)情况下，较小的 R 导致较大的渗透时间 t [35] 。 比为 1∶2，硅烷纳米粒子用量为聚乳酸/二氯甲烷溶
为了达到最佳的防渗透性，同样从硅烷偶联剂 液总质量的 6%，考察硅烷偶联剂用量对防渗透性的
用量、HDTMS/TEOS 物质的量比、聚乳酸溶液中疏 影响，结果如图 10 所示。
水硅烷纳米粒子用量这 3 方面优化方案。
2.3.2.1 HDTMS/TEOS 物质的量比对防渗透性的
影响
固定硅烷纳米粒子用量为聚乳酸/二氯甲烷溶
液总质量的 6%，KH550 用量为聚乳酸/二氯甲烷溶
液总质量的 0.4%，HDTMS/TEOS 物质的量比对涂
料防渗透性的影响如图 8 所示。

图 9 硅烷纳米粒子用量对防渗透性的影响（10 mL 聚乳
酸/二氯甲烷溶液）
Fig. 9 Effect of dosage of hydrophobic silane nanoparticles
on the resistivity to water penetration

图 8 n(HDTMS)∶n(TEOS)对防渗透性的影响
Fig. 8 Effect of molar ratio of HDTMS/TEOS on the resistivity
to water penetration

HDTMS 用量太低和太高均对防渗透性不利。
HDTMS 用量太低，涂料中长烷基链数量不足，拒
水效果下降，从而降低防渗透性；另一方面，由于
HDTMS 不容易自聚合，HDTMS 用量太高，聚合得

到的硅烷纳米粒子数量减少，降低了表面多级拓扑
图 10 KH550 用量对防渗透性的影响（疏水硅烷纳米粒
结构层次，也会降低防渗透性。这是因为，在与纳 子用量 4%）
米粒子复合的聚合物量一定的条件下，纳米粒子在 Fig. 10 Effect of KH550 dosage on the resistivity to water
表面形成多级结构的层次越多，越利于防渗透 [28] 。 penetration
因此，防水涂料中 HDTMS/TEOS 最佳物质的量比
由图 10 可见，防渗透性随 KH550 用量的增加
为 1∶2。
变化显著。不含硅烷偶联剂的防水涂料所涂覆样品
2.3.2.2 疏水硅烷纳米粒子用量对防渗透性的影响
在 30 min 内接触角下降了约 80°，KH550 用量为
固定 HDTMS/TEOS 物质的量比为 1∶2，KH550
0.2%的防水涂料在 30 min 内接触角下降了约 58°，
用量为聚乳酸/二氯甲烷溶液总质量的 0.4%，疏水硅
烷纳米粒子用量对防渗透性的影响如图 9 所示。由 而增加 KH550 用量到 0.6%，30 min 内接触角仅下
降 27°。这是因为，氢键的存在增强了分子间的相
图 9 可见，在聚乳酸量一定的条件下，增加硅烷纳
米粒子用量，涂料的防渗透性略有增加。因为更多 互作用，提高了防水涂料涂膜的强度，从而防止渗
的纳米粒子增加了表面多级结构的层次，从而增强 透。利用硅烷偶联剂与涂料、纤维素形成氢键来提
了防渗透性。 高防渗透性已有报道。例如，MAHLTIG 等 [36] 在制
2.3.2.3 硅烷偶联剂用量对防渗透性的影响 备疏水涂料时，利用硅烷偶联剂 3-环氧丙氧基丙基
2.3.1 节提到 KH550 虽然含有亲水基团，但在 三乙氧基硅烷与涂料、纤维素基质之间形成的氢键
一定用量内对纸张接触角影响不大。因为其水解后 作用来增强涂料的稳定性和防渗透性。