pvc复合丙烯酸树脂的悬浮分散液的制备及性能分析
由于社会的不断发展和科学技术的提高，我们对涂料性能以及应用情况要求愈来愈高。尽管丙烯酸树脂具备光洁丰润、透明程度高、涂膜附着力强、耐侵蚀、对环境友好等长处，然而丙烯酸树脂在某些局面存在些许的弊端，比如机械机能、耐溶剂性能、抗污染能力、防火性能太低和成本太高等缺点，制约了它的进一步发展。本文以PVC对丙烯酸树脂的改性为目的进行研究。以PVC颗粒为聚合核，通过悬浮聚合的方法包裹在MMA和2-EHA单体聚合物形成的网状交联结构中制备成乳液，然后加入氧化铁红、滑石粉、磷酸锌等制备色漆。研究不同Tg对改性树脂力学性能的影响，以及不同PVC含量对改性树脂防火性能的影响。通过对漆膜进行力学性能、红外光谱、激光光学显微镜、热失重、固含量等性能的测试，研究不同Tg以及不同PVC含量的漆膜的性能。研究结果证明，PVC改性的丙烯酸树脂涂料的各种性能测试均呈现出较为良好的结果。关键词：水性涂料、防火涂料、悬浮聚合、PVC改性丙烯酸树脂目录
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.1.1 涂料的发展 1
1.1.2 环保涂料 2
1.1.3 水性涂料 2
1.2 聚合方法 3
1.2.1 本体聚合 3
1.2.2 溶液聚合 4
1.2.3 悬浮聚合 5
1.2.4 乳液聚合 7
1.3 丙烯酸树脂 8
1.3.1 丙烯酸树脂概述 8
1.3.2 丙烯酸树脂的优缺点以及用途 9
1.3.3 水性丙烯酸树脂 9
1.3.4 丙烯酸树脂改性的研究 9
1.4 小结 11
第二章 实验与测试 12
2.1 实验药品 12
2.2 实验仪器 13
2.3 实验步骤 13
2.3.1 清漆漆料的制备 13
2.3.2 注意事项 14
2.3.3 色漆漆料的制备 14
2.3.4 清漆及色漆的涂装 16
2.4 漆膜的力学性能测试 16
2.4.1 漆膜的附着力 16
2.4.2 漆膜的硬度测试 17
2.4.3 漆
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3
2.3 实验步骤 13
2.3.1 清漆漆料的制备 13
2.3.2 注意事项 14
2.3.3 色漆漆料的制备 14
2.3.4 清漆及色漆的涂装 16
2.4 漆膜的力学性能测试 16
2.4.1 漆膜的附着力 16
2.4.2 漆膜的硬度测试 17
2.4.3 漆膜的柔韧度测试 17
第三章 结果与讨论 19
3.1 红外光谱分析 19
3.2 漆膜外观及固含量 21
3.3 力学性能测试 22
3.4 激光光学显微镜 23
3.5 热失重（TGA）曲线 25
结论 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 前言
1.1.1 涂料的发展
涂料是一类粉末形态或流体形态的材料，把它涂布于材料表层，通过人为的或天然的方式干燥固化行成漆膜，很好的附着和匀称的覆盖在材料表层，具备装饰、保护、标志和其余的特殊用途，因此形成的膜统叫作涂膜，还称为漆膜或涂层[1] 。涂料由主要成膜物质，溶剂，颜料和助剂等部分构成。涂料的应用体现在国防，工业和日常生活各个领域[2]。涂料的最先被使用开始于古代，人们利用油漆起码有着四千年以上的历史，秦皇陵内部的兵俑就发现了彩色的涂层，马王堆发掘的汉朝文物中就有精密的彩色文物[3]。埃及古代时期已经可以利用阿拉伯胶，卵白等去制备漆料。在第十一世纪，欧洲已经开始准备用亚麻子油漆的清漆，导致第十七个世纪清漆的进步，1762年波士顿就已经发明用石磨制备漆料，涂料工业生产自此以来得到更快速的发展。由于科学技术的飞速进步，在二十世纪二十年代为了漆料和科学的结合，杜邦公司入手利用硝基漆，发明了一种用于汽车表面的耐用，光泽好和容易凝固的表面漆。1930年w.h.carothes和他的同事对物理和化学的研究使现在涂料得到了飞速进步。1930年以后已经发现了醇酸树脂，在今后研究者利用它合成了重要的漆料——醇酸漆。
二战之后合成乳胶的发展得到了大力支持，促使乳胶漆有了显著进步。在四十年代Ciba公司等企业拓展了环氧树脂涂层，使防腐涂层有了突破性的提高。五十年代以后大力丙烯酸涂料的到了很大重视，因为它具备很多杰出的性能，比如高光泽度和良好的耐久性，结合静电喷涂技术，汽车漆发展到一个新的水平，出现了质量高的金属闪光漆。Ford Motor以及Glidden涂料工司大力开发阳极电泳技术，PPG改进了阴极电泳技术，发明啦电泳漆，电泳漆是环境友好的水性涂料，为防腐涂层的发展做出了巨大贡献。六十年代初聚氨酯漆料获得了很快的进步，虽然它价格昂贵，然则它能够温室固化，具有良好的性能，是最有前程的现代漆料的一种。1950年以后发现无溶剂粉末涂料，因为涂装技术制约，到七十年代以后才被大众认可[4]。八十年代杜邦公司研究表明生产高固体聚合物地最好的办法为基团转移聚合，成为漆料重要的制取方式。九十年代对镀层中纳米材料的研究成为重点，氟碳涂料也得到了高速发展。
1.1.2 环保涂料
早期人们仅仅注重于涂料的保护性能以及外观，比如热塑性涂料，有的固含量只有百分之五，而百分之九十五的溶剂扩散到大气中成为污染物。由于人类意识到环保和自身安全，对于涂料的毒性和污染的问题开始重视[5]。六十年代美国起先制定了66律例，规定涂层中溶剂含量必须小于 17%。七十年代中期美国环保局把标准减小到到0.06%，在乳胶涂料含有Hg要低于固体成分的0.2%，九十年代环保局发布美国有害空气污染物（HAP）法规和清洁空气法修正案，近189种溶剂排放标准的提高[6]。欧洲是工业化相对较高的地区，欧盟修订出严格的环保法，最重要的是德国的ATLuft法规，自1992年开始实行，规定汽车生产中有机溶剂挥发量不超过35克每平米[7]。中国政府989 年颁布的环境保护法和“绿色”标志颁布条例定等法规限制有机化合物的排放[8]。
在中国，绿色涂料是指HJBZ4标准必须符合1999年国家环境保护局发布的标准，满足国家技术监督局、环保局对环保型涂料的一系列标准或强制性要求的涂料[9]。具体要求为：(l).不要使用含金属砷（砷），铬（Cr），福（CD），铅（Pb），汞（Hg）的色素，不使用有毒溶剂，不使用添加剂与醛，酚类，卤代芳烃，芳烃类等。(2)生产过程中不会对生产工人产生影响，生产车间无有毒有害气味、气体和粉尘；(3)生产中三费排放复合环保部门检测排放标准；(4)涂料施工过程中不会对施工人员有毒害；(5)涂刷过涂料的房间使用过程中不会产生有毒有害的气味和气体。从环保涂料形态上分析可以分为三类[10]：（1）水性涂料，包括木器漆、建筑涂料、水性金属漆(卷材、汽车、防腐、船舶漆)、水性光油,组成聚酯、聚丙烯酸酯、混杂体系、聚氨酯；（2）粉末涂料，有管道防腐、家电、建筑粉末涂料。其中聚丙烯酸、1%聚氨醋、61%聚醋/环氧混杂、12%环氧树脂、22%聚醋；（3）辐射固化涂料，包含电子束固化涂料和IJV。上面所列的三类涂料并不一定是环保涂料，只是从三类涂料的性能上看，有机挥发物(VOC)相对较低或者溶剂污染少[11]。
1.1.3 水性涂料
把水作
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.1.1 涂料的发展 1
1.1.2 环保涂料 2
1.1.3 水性涂料 2
1.2 聚合方法 3
1.2.1 本体聚合 3
1.2.2 溶液聚合 4
1.2.3 悬浮聚合 5
1.2.4 乳液聚合 7
1.3 丙烯酸树脂 8
1.3.1 丙烯酸树脂概述 8
1.3.2 丙烯酸树脂的优缺点以及用途 9
1.3.3 水性丙烯酸树脂 9
1.3.4 丙烯酸树脂改性的研究 9
1.4 小结 11
第二章 实验与测试 12
2.1 实验药品 12
2.2 实验仪器 13
2.3 实验步骤 13
2.3.1 清漆漆料的制备 13
2.3.2 注意事项 14
2.3.3 色漆漆料的制备 14
2.3.4 清漆及色漆的涂装 16
2.4 漆膜的力学性能测试 16
2.4.1 漆膜的附着力 16
2.4.2 漆膜的硬度测试 17
2.4.3 漆
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3
2.3 实验步骤 13
2.3.1 清漆漆料的制备 13
2.3.2 注意事项 14
2.3.3 色漆漆料的制备 14
2.3.4 清漆及色漆的涂装 16
2.4 漆膜的力学性能测试 16
2.4.1 漆膜的附着力 16
2.4.2 漆膜的硬度测试 17
2.4.3 漆膜的柔韧度测试 17
第三章 结果与讨论 19
3.1 红外光谱分析 19
3.2 漆膜外观及固含量 21
3.3 力学性能测试 22
3.4 激光光学显微镜 23
3.5 热失重（TGA）曲线 25
结论 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 前言
1.1.1 涂料的发展
涂料是一类粉末形态或流体形态的材料，把它涂布于材料表层，通过人为的或天然的方式干燥固化行成漆膜，很好的附着和匀称的覆盖在材料表层，具备装饰、保护、标志和其余的特殊用途，因此形成的膜统叫作涂膜，还称为漆膜或涂层[1] 。涂料由主要成膜物质，溶剂，颜料和助剂等部分构成。涂料的应用体现在国防，工业和日常生活各个领域[2]。涂料的最先被使用开始于古代，人们利用油漆起码有着四千年以上的历史，秦皇陵内部的兵俑就发现了彩色的涂层，马王堆发掘的汉朝文物中就有精密的彩色文物[3]。埃及古代时期已经可以利用阿拉伯胶，卵白等去制备漆料。在第十一世纪，欧洲已经开始准备用亚麻子油漆的清漆，导致第十七个世纪清漆的进步，1762年波士顿就已经发明用石磨制备漆料，涂料工业生产自此以来得到更快速的发展。由于科学技术的飞速进步，在二十世纪二十年代为了漆料和科学的结合，杜邦公司入手利用硝基漆，发明了一种用于汽车表面的耐用，光泽好和容易凝固的表面漆。1930年w.h.carothes和他的同事对物理和化学的研究使现在涂料得到了飞速进步。1930年以后已经发现了醇酸树脂，在今后研究者利用它合成了重要的漆料——醇酸漆。
二战之后合成乳胶的发展得到了大力支持，促使乳胶漆有了显著进步。在四十年代Ciba公司等企业拓展了环氧树脂涂层，使防腐涂层有了突破性的提高。五十年代以后大力丙烯酸涂料的到了很大重视，因为它具备很多杰出的性能，比如高光泽度和良好的耐久性，结合静电喷涂技术，汽车漆发展到一个新的水平，出现了质量高的金属闪光漆。Ford Motor以及Glidden涂料工司大力开发阳极电泳技术，PPG改进了阴极电泳技术，发明啦电泳漆，电泳漆是环境友好的水性涂料，为防腐涂层的发展做出了巨大贡献。六十年代初聚氨酯漆料获得了很快的进步，虽然它价格昂贵，然则它能够温室固化，具有良好的性能，是最有前程的现代漆料的一种。1950年以后发现无溶剂粉末涂料，因为涂装技术制约，到七十年代以后才被大众认可[4]。八十年代杜邦公司研究表明生产高固体聚合物地最好的办法为基团转移聚合，成为漆料重要的制取方式。九十年代对镀层中纳米材料的研究成为重点，氟碳涂料也得到了高速发展。
1.1.2 环保涂料
早期人们仅仅注重于涂料的保护性能以及外观，比如热塑性涂料，有的固含量只有百分之五，而百分之九十五的溶剂扩散到大气中成为污染物。由于人类意识到环保和自身安全，对于涂料的毒性和污染的问题开始重视[5]。六十年代美国起先制定了66律例，规定涂层中溶剂含量必须小于 17%。七十年代中期美国环保局把标准减小到到0.06%，在乳胶涂料含有Hg要低于固体成分的0.2%，九十年代环保局发布美国有害空气污染物（HAP）法规和清洁空气法修正案，近189种溶剂排放标准的提高[6]。欧洲是工业化相对较高的地区，欧盟修订出严格的环保法，最重要的是德国的ATLuft法规，自1992年开始实行，规定汽车生产中有机溶剂挥发量不超过35克每平米[7]。中国政府989 年颁布的环境保护法和“绿色”标志颁布条例定等法规限制有机化合物的排放[8]。
在中国，绿色涂料是指HJBZ4标准必须符合1999年国家环境保护局发布的标准，满足国家技术监督局、环保局对环保型涂料的一系列标准或强制性要求的涂料[9]。具体要求为：(l).不要使用含金属砷（砷），铬（Cr），福（CD），铅（Pb），汞（Hg）的色素，不使用有毒溶剂，不使用添加剂与醛，酚类，卤代芳烃，芳烃类等。(2)生产过程中不会对生产工人产生影响，生产车间无有毒有害气味、气体和粉尘；(3)生产中三费排放复合环保部门检测排放标准；(4)涂料施工过程中不会对施工人员有毒害；(5)涂刷过涂料的房间使用过程中不会产生有毒有害的气味和气体。从环保涂料形态上分析可以分为三类[10]：（1）水性涂料，包括木器漆、建筑涂料、水性金属漆(卷材、汽车、防腐、船舶漆)、水性光油,组成聚酯、聚丙烯酸酯、混杂体系、聚氨酯；（2）粉末涂料，有管道防腐、家电、建筑粉末涂料。其中聚丙烯酸、1%聚氨醋、61%聚醋/环氧混杂、12%环氧树脂、22%聚醋；（3）辐射固化涂料，包含电子束固化涂料和IJV。上面所列的三类涂料并不一定是环保涂料，只是从三类涂料的性能上看，有机挥发物(VOC)相对较低或者溶剂污染少[11]。
1.1.3 水性涂料
把水作
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