Page 199 - 《精细化工》2021年第6期

第 6 期 赵晓圳，等: 羟基硅油改性丙烯酸树脂水分散体的制备与性能 ·1261·

触角几乎不再增大，因为膜表面的 Si 原子已趋近饱
和，即使 PDMS-g-HPMA 含量增加，也很难增加漆
膜表面的硅原子数量，因此，漆膜对水和油的接触
角不会继续增大。
通过 XPS 分析改性前后漆膜表面的元素成分和
漆膜表面 Si 原子个数百分比，可进一步说明水油接
触角变化的机理，结果如图 4、表 2 所示。

图 5 WSPA0 和 WSPA4 漆膜的 TG 曲线
Fig. 5 TG curves of WSPA0 and WSPA4 coatings

从图 5 中可以看出，纯丙烯酸树脂和含硅改性
丙烯酸树脂漆膜的初始失重温度相差不大，约在
200 ℃；继续升温后在相同失重率下，WSPA4 漆膜
的热分解温度均高于 WSPA0 漆膜。当失重率均为

10%时，WSPA4 的热分解温度为 302.4 ℃，WSPA0
的热分解温度为 263.5 ℃，说明经 PDMS-OH 改性
图 4 WSPA0、WSPA4 漆膜元素分析全谱图
Fig. 4 Full range XPS spectra of WSPA0 and WSPA4 后漆膜的热分解温度提高，漆膜的热稳定性得到提
coatings 高。这是由于改性树脂中增加了 Si—O 键，Si—O 键
键能大于 C—O 键和 C—C 键，限制了其分子链段的
表 2 WSPA 漆膜表面 Si 原子个数百分比 空间运动，破坏 Si—O 键所需能量比破坏 C—O、C
Table 2 Si atomic percentage on the surface of WSPA —C 键所需能量高，于是需要更高的温度提供更多
coatings
的热量，从而实现漆膜耐热性能的提高。
样品 实际值/% 理论值/%
2.5 漆膜表面形貌分析
WSPA0 0 0
图 6 为水分散体 WSPA4、WSPA0 制备的漆膜
WSPA1 6.03 0.35
表面 SEM 图像和 AFM 3D 地形图。
WSPA2 6.39 0.70
WSPA3 6.60 1.04
WSPA4 6.73 1.51
WSPA5 6.79 1.70

从图 4 可知，PDMS-g-HPMA 改性后 WSPA4
与未改性的 WSPA0 相比，WSPA4 出现明显的 Si 2p、
Si 2s 峰，证明 PDMS-g-HPMA 与丙烯酸酯类单体聚
合，成功接枝到聚合物分子链上，因此，改性后漆
膜对水油的接触角增大。从表 2 可知，漆膜表面 Si
原子实际个数百分比比理论值要多，是因为 Si 原子
在漆膜表面富集 [19-20] ，这是漆膜疏水、疏油性能增

强的主要原因；而且，随着 PDMS-g-HPMA 加入量增
a、b—WSPA4；c、d—WSPA0
加，漆膜表面 Si 原子富集也达到饱和，在 PDMS-g-HPMA
含量为 4%时基本达到峰值。结合水分散体储存稳定 图 6 WSPA4、WSPA0 漆膜表面 SEM 图和 AFM 3D 地形图
性和漆膜水油接触角，以 PDMS-g-HPMA 含量为 4% Fig. 6 SEM images and AFM 3D topography images of
the surface of WSPA4 and WSPA0 coatings
较合理。
2.4 漆膜 TGA 分析 从图 6 可以看出，WSPA4、WSPA0 漆膜表面
图 5 为 PDMS-g-HPMA 含量为 4%的含硅改性 相当光滑、平整，没有颗粒；此外，AFM 表征表
丙烯酸树脂与改性前丙烯酸树脂漆膜的 TG 曲线。 明 WSPA4、WSPA0 漆膜表面的均方根粗糙度分别