有机硅树脂在水性丙烯酸涂料中的应用研究
丙烯酸树脂有热固性和热塑性两类，具有很多优良的性能，包括稳定性、耐候性和耐化学性，它们是由丙烯酸类和甲基丙烯酸类以及其他一些烯烃类单体共聚而成的。水性丙烯酸树脂也存在污染很低（几乎不存在），毒性很低（微乎其微），购买价格不贵以及制作过程基本没有什么危险等优良的特性。但是它也有很多缺点，比如说耐热耐光老化性差以及成膜所需的温度比较高等。所以，如何合成不具备上述不足之处的新型树脂在目前是很热门的一项研究。 在本论文研究中我们主要是以丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、2-EHA和107硅橡胶为主要原料，用OP-10引发，首先对有机硅进行改性，使其表面具有双键，然后将有机硅树脂与丙烯酸单体进行乳液聚合，因为有机硅树脂与聚丙烯酸单体的相容性差，无法形成均匀平整的漆膜。通过改变不同的107硅橡胶的含量，对最终获得的聚丙烯酸复合树脂的性能进行测试，通过铅笔硬度、红外光谱、热失重（TGA）以及固含量等测试研究107硅橡胶含量对力学性能、疏水性、耐热性和耐腐蚀性的影响。关键字:甲基丙烯酸甲酯；乳液聚合；有机硅改性； 目录
第一章绪论 1
前言 1
1.1有机硅 1
1.1.1有机硅的种类和结构 1
1.1.2有机硅树脂的性能 3
1.1.3有机硅树脂的应用 5
1.2水性丙烯酸树脂 5
1.2.1丙烯酸树脂的特点 5
1.2.2水性丙烯酸树脂的特点 6
1.2.3水性丙烯酸树脂的发展 6
1.3水性丙烯酸树脂的合成方法 7
1.3.1溶液聚合 7
1.3.2悬浮聚合 8
1.3.3本体聚合 9
1.3.4乳液聚合 9
1.4水性丙烯酸树脂的改性方法 10
1.4.1环氧树脂改性丙烯酸树脂 10
1.4.2有机硅改性丙烯酸树脂 11
1.4.3有机氟改性丙烯酸树脂 12
1.4.4聚氨酯改性丙烯酸树脂 13
1.5课题研究的内容和意义 14
第二章 实验与测试 15
2.1原材料 15
2.2实验仪器 15
2.3漆膜合成配方 16<
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> 1.4.1环氧树脂改性丙烯酸树脂 10
1.4.2有机硅改性丙烯酸树脂 11
1.4.3有机氟改性丙烯酸树脂 12
1.4.4聚氨酯改性丙烯酸树脂 13
1.5课题研究的内容和意义 14
第二章 实验与测试 15
2.1原材料 15
2.2实验仪器 15
2.3漆膜合成配方 16
2.4试验内容 18
2.4.1基材预处理 19
2.4.2漆料的制备 18
2.4.3漆料的涂装 20
2.5漆膜的力学性能测定 20
2.5.1漆膜的附着力 20
2.5.2漆膜的硬度测定 21
2.5.3漆膜的柔韧性测定 21
2.5.4漆膜的抗冲击性测定 21
2.6漆膜的外观及防腐性能测定 22
2.6.1漆膜的防腐性能测定 22
2.6.2漆膜的外观测定 22
第三章 结果与讨论 23
3.1力学性能测试 23
3.2不同硅橡胶比例对应的疏水性 26
3.3红外光谱分析 27
3.4光学显微镜效果图 28
3.5热失重(TGA)曲线分析 29
结论 30
致谢 31
参考文献 32
第一章绪论
前言
通常来说涂料主要的用途是用于保护和装饰物品的，是涂抹于被保护的东西最外层的一种物质，干燥固化以后会在该物品表面生成均匀的薄膜而覆盖在表面。我们通常称之为涂膜，也可以叫做漆膜或是涂层。它主要由四个组分构成，主要成膜物质、颜料和溶剂以及助剂，根据实际要求不同的性能，成分往往也会有一些变化。
生活中涂料的应用随处可见，室内的墙壁和家具；户外的汽车和房屋。它的应用无处不在，从飞机、船舶等大型交通工具到各种电器的电线和光盘等不易察觉的生活中的细微之处，它随着经济的发展而越来越多的出现在我们的眼前。现在的它已经主编演变成国家经济发展的一种标志，在国民经济中起到很重要的作用。
传统涂料中含有大量的溶剂和重金属的颜料，并且很多助剂和防腐剂都是带有一定毒性的，生产和使用的过程中涂料挥发的大量的直链烃和芳香烃类化合物等会对环境造成很大的污染、更可怕的是时间长了会对人类的身体健康造成不可磨灭的伤害。因此，由于传统涂料的很多缺点，它已经逐渐被水性涂料取代了，更大范围来说，全球的涂料行业也在向着低污染、更方便的方向发展，以满足不同的市场需求。
目前合成水性涂料所用的主要材料大多是水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料等，共同之处都是以水为载体合成的。与以前的那些用溶剂溶解的涂料对比，它所含有的挥发性物质的含量很低很低，而且不存在异味，毒性也较低。但是现在水性涂料也存在一些缺点，包括硬度比较低、耐溶剂性很差和丰满光泽度差以及干燥的速度很慢等，很难达到工业涂料高耐候性，高耐水性等使用要求。因此，想办法提高水性涂料的性能，超越传统溶剂型涂料，促使水性涂料向高性能、低污染方向发展，是目前涂料工作者的首要目标。
1.1有机硅
1.1.1有机硅的种类和结构
形成有机硅树脂的最为重要的两种元素是氧和硅，它们形成了最基本的骨架，然后其他的基团再与主链中的硅原子结合而形成的聚合物。它不仅具有有机物的特性而且还具备无机物的一些功能，这些都是因为有机硅树脂既含有有机基团还包括无机结构[]。通常有机硅树脂由下列四种硅氧烷链节构成（见图 10），其中调节硅树脂的柔韧性的是二官能度或一官能度链节，而交联点则由三官能度或四官能度链节提供。
图10 硅树脂的基本结构单元
有机硅树脂在很多领域都有着很普遍的用途，因为它具备有非常好的热稳定性和耐候性能以及其他很多杰出的优点。
如 1.1图 所示为有机硅树脂的平面结构图：
图1.1有机硅树脂的平面结构图
而图 1.2 所示则为立体结构：
图1.2有机硅树脂立体结构图
有机硅树脂是高度交联的三维交联网状结构的聚有机硅氧烷。有机硅树脂具有很好的热稳定性，因为在结构中，通常来说硅氧主链很难受到其他物质的攻击，主链不易断裂的。
如果仔细划分有机硅树脂是有很多种类的，如果根据最终产品的形态分，那么包括水基型、乳液型、溶剂型和无溶剂型；按照固化条件不同可分为，低温干燥型、加热固化型、紫外线固化型和低温固化型；按照不同的交联固化方式，又可将其分为过氧型加成型等类型。
1.1.2有机硅树脂的性能
有机硅树脂存在大量优秀的特点，而非常好的热稳定性就是那些很好的性能中的一个。与其他一些树脂相比，有机硅树脂所具有的热稳定性使非常突出的，它的交联度非常高，这些都是由它的构成所决定的。而且由于骨架主链硅氧硅，硅氧键之间的键能是425KJ/mol，硅碳键之间的键能是347KJ/mol，而碳碳键之间的键能却只有368KJ/mol[]，所以主链更加牢固。有机硅的热失重很低，通常
第一章绪论 1
前言 1
1.1有机硅 1
1.1.1有机硅的种类和结构 1
1.1.2有机硅树脂的性能 3
1.1.3有机硅树脂的应用 5
1.2水性丙烯酸树脂 5
1.2.1丙烯酸树脂的特点 5
1.2.2水性丙烯酸树脂的特点 6
1.2.3水性丙烯酸树脂的发展 6
1.3水性丙烯酸树脂的合成方法 7
1.3.1溶液聚合 7
1.3.2悬浮聚合 8
1.3.3本体聚合 9
1.3.4乳液聚合 9
1.4水性丙烯酸树脂的改性方法 10
1.4.1环氧树脂改性丙烯酸树脂 10
1.4.2有机硅改性丙烯酸树脂 11
1.4.3有机氟改性丙烯酸树脂 12
1.4.4聚氨酯改性丙烯酸树脂 13
1.5课题研究的内容和意义 14
第二章 实验与测试 15
2.1原材料 15
2.2实验仪器 15
2.3漆膜合成配方 16<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
> 1.4.1环氧树脂改性丙烯酸树脂 10
1.4.2有机硅改性丙烯酸树脂 11
1.4.3有机氟改性丙烯酸树脂 12
1.4.4聚氨酯改性丙烯酸树脂 13
1.5课题研究的内容和意义 14
第二章 实验与测试 15
2.1原材料 15
2.2实验仪器 15
2.3漆膜合成配方 16
2.4试验内容 18
2.4.1基材预处理 19
2.4.2漆料的制备 18
2.4.3漆料的涂装 20
2.5漆膜的力学性能测定 20
2.5.1漆膜的附着力 20
2.5.2漆膜的硬度测定 21
2.5.3漆膜的柔韧性测定 21
2.5.4漆膜的抗冲击性测定 21
2.6漆膜的外观及防腐性能测定 22
2.6.1漆膜的防腐性能测定 22
2.6.2漆膜的外观测定 22
第三章 结果与讨论 23
3.1力学性能测试 23
3.2不同硅橡胶比例对应的疏水性 26
3.3红外光谱分析 27
3.4光学显微镜效果图 28
3.5热失重(TGA)曲线分析 29
结论 30
致谢 31
参考文献 32
第一章绪论
前言
通常来说涂料主要的用途是用于保护和装饰物品的，是涂抹于被保护的东西最外层的一种物质，干燥固化以后会在该物品表面生成均匀的薄膜而覆盖在表面。我们通常称之为涂膜，也可以叫做漆膜或是涂层。它主要由四个组分构成，主要成膜物质、颜料和溶剂以及助剂，根据实际要求不同的性能，成分往往也会有一些变化。
生活中涂料的应用随处可见，室内的墙壁和家具；户外的汽车和房屋。它的应用无处不在，从飞机、船舶等大型交通工具到各种电器的电线和光盘等不易察觉的生活中的细微之处，它随着经济的发展而越来越多的出现在我们的眼前。现在的它已经主编演变成国家经济发展的一种标志，在国民经济中起到很重要的作用。
传统涂料中含有大量的溶剂和重金属的颜料，并且很多助剂和防腐剂都是带有一定毒性的，生产和使用的过程中涂料挥发的大量的直链烃和芳香烃类化合物等会对环境造成很大的污染、更可怕的是时间长了会对人类的身体健康造成不可磨灭的伤害。因此，由于传统涂料的很多缺点，它已经逐渐被水性涂料取代了，更大范围来说，全球的涂料行业也在向着低污染、更方便的方向发展，以满足不同的市场需求。
目前合成水性涂料所用的主要材料大多是水性丙烯酸涂料和水性聚氨酯涂料等，共同之处都是以水为载体合成的。与以前的那些用溶剂溶解的涂料对比，它所含有的挥发性物质的含量很低很低，而且不存在异味，毒性也较低。但是现在水性涂料也存在一些缺点，包括硬度比较低、耐溶剂性很差和丰满光泽度差以及干燥的速度很慢等，很难达到工业涂料高耐候性，高耐水性等使用要求。因此，想办法提高水性涂料的性能，超越传统溶剂型涂料，促使水性涂料向高性能、低污染方向发展，是目前涂料工作者的首要目标。
1.1有机硅
1.1.1有机硅的种类和结构
形成有机硅树脂的最为重要的两种元素是氧和硅，它们形成了最基本的骨架，然后其他的基团再与主链中的硅原子结合而形成的聚合物。它不仅具有有机物的特性而且还具备无机物的一些功能，这些都是因为有机硅树脂既含有有机基团还包括无机结构[]。通常有机硅树脂由下列四种硅氧烷链节构成（见图 10），其中调节硅树脂的柔韧性的是二官能度或一官能度链节，而交联点则由三官能度或四官能度链节提供。
图10 硅树脂的基本结构单元
有机硅树脂在很多领域都有着很普遍的用途，因为它具备有非常好的热稳定性和耐候性能以及其他很多杰出的优点。
如 1.1图 所示为有机硅树脂的平面结构图：
图1.1有机硅树脂的平面结构图
而图 1.2 所示则为立体结构：
图1.2有机硅树脂立体结构图
有机硅树脂是高度交联的三维交联网状结构的聚有机硅氧烷。有机硅树脂具有很好的热稳定性，因为在结构中，通常来说硅氧主链很难受到其他物质的攻击，主链不易断裂的。
如果仔细划分有机硅树脂是有很多种类的，如果根据最终产品的形态分，那么包括水基型、乳液型、溶剂型和无溶剂型；按照固化条件不同可分为，低温干燥型、加热固化型、紫外线固化型和低温固化型；按照不同的交联固化方式，又可将其分为过氧型加成型等类型。
1.1.2有机硅树脂的性能
有机硅树脂存在大量优秀的特点，而非常好的热稳定性就是那些很好的性能中的一个。与其他一些树脂相比，有机硅树脂所具有的热稳定性使非常突出的，它的交联度非常高，这些都是由它的构成所决定的。而且由于骨架主链硅氧硅，硅氧键之间的键能是425KJ/mol，硅碳键之间的键能是347KJ/mol，而碳碳键之间的键能却只有368KJ/mol[]，所以主链更加牢固。有机硅的热失重很低，通常
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