0 引言
研发高性能节能减排环境友好型涂料及涂装技术、减少生产及施工中的挥发性有机化合物含量始终是现代涂料的重要发展方向和目标之一。目前，水性有机硅涂料已在建筑领域得到有效应用，成为建筑外墙涂料的品种之一。此外，水性有机硅涂料在木器、塑料和金属等基材方面的应用也有广阔的发展前景。在国外，世界主要的有机硅材料生产商对水性含工艺·设备硅聚合物及其涂料的开发都表现出浓厚兴趣［1-2］。目前，我国已在水性含硅聚合物制备及应用方面进行了研究［3-5］，但由于其单体种类、价格、制备水平和投入等诸多原因，水性有机硅涂料的发展应用与国外相比仍有很大的差距。本文以常用的价廉甲基含氢硅油和端羟基二甲基硅油为原料，在适当乳化剂作用下采用机械乳化法将两者分散在水介质中，制得自交联有机硅乳液，并探讨有机硅乳液的稳定性、成膜性能、憎水防污性及其应用。

1 实验部分
1.1 原材料
甲基含氢硅油（简称含氢硅油，氢含量分别为1.55%、0.96%、0.66%、0.36%），星火化工厂提供；端羟基二甲基硅油（简称羟基硅油，羟值8.5%、0.33%），吉林华丰化工厂提供；硅溶胶、端羟基二甲基硅油（羟值2.8%）、小分子甲基含氢硅油（氢含量1.05%）和乳化剂，均为自制产品。
1.2 自交联甲基硅油乳液的制备
自交联甲基硅油乳液的制备工艺见图1。

1.3 性能测试
含氢硅油的氢含量和羟基硅油的羟值通过红外光谱测定；相对分子质量采用Walters GPC 测定；吸水率参照JIS A6203 测定。

2 结果与讨论
2.1 含氢硅油乳液的制备及其稳定性
2.1.1 乳化剂及其催化剂
含氢硅油的原料易得，远比其它长链烷基烷氧基硅烷价格便宜［3］，并且分子中含有活性氢，在一定条件下会发生交联反应，性能堪与某些硅树脂乳液相媲美［4，6］，因此是乳液型有机硅建筑防水材料的品种之一。硅油是一类较难机械乳化的品种。含氢硅油乳液可由单体聚合乳化［7］，或采用硅氢加成法先将含氢硅油通过化学接枝改性引入亲水基团后，利用其自乳化功能而制备［8］。含氢硅油乳液多采用机械乳化法制备，硅油与水之间的界面张力高，难于乳化，制备时乳化剂的选择是至关重要的一步。我们选用自制的非离子型活性乳化剂，使其与含氢硅油中的活性氢发生强烈的相互作用，在催化剂的作用下发生部分接枝反应，从而大大提高含氢硅油的分散稳定性，使其在较低的分散剪切力作用下实现在水介质中的分散乳化。
2.1.2 乳化工艺的影响
乳化是使分子分散成热力学不稳定的分散状态，是一个吸能过程。硅油黏度高，分子间相互作用弱，油水之间的界面张力大，因此应采用较强的分散剪切设备使其充分分散在水介质中。我们采用连续反相乳化工艺，先采用3 000 r/min 的搅拌转速将乳化剂分散在含氢硅油中，在保持同样转速下逐步滴加水，此时体系黏度上升，形成油包水乳液。随着水量的增加，体系黏度下降，乳液逐渐转变成水包油稀乳液。此时，由于剪切力的极限，乳液粒径较大，稳定性较低，再在10 000 r/min的高速分散设备下将乳液重新乳化1次，使其形成更细小、更稳定的乳液。
2.1.3 氢含量和相对分子质量的影响
同样的乳化剂和乳化工艺，不同的含氢硅油，其乳液的稳定性不一样，见表1。由表1 可见：氢含量高，硅油稳定性好，这是由于乳化剂与硅油中活性氢的相互作用强，使含氢硅油更易分散，乳液更稳定。低相对分子质量的含氢硅油，黏度低，容易机械剪切乳化，乳液稳定性也较高。
表1 氢含量和相对分子质量对乳液稳定性的影响

2.2 羟基硅油乳液的制备及其稳定性
采用同样的乳化工艺而不同的乳化剂对不同羟基含量的端羟基二甲基硅油进行乳化，乳化硅油乳液稳定性见表2。
表2 羟基含量和相对分子质量对乳液稳定性的影响

由表2 可见：羟基含量低，硅油的相对分子质量较大，黏度高，难于剪切分散乳化，乳液稳定性下降。
综合考虑乳液稳定性和活性-OH 的影响，选用羟基含量为8.5% 的羟基硅油PDMS-OH8.5 作为如下复合乳液的品种之一。