硅丙乳液的制备及性能分析
随着近年来环保要求的日益提高，有机硅树脂改性丙烯酸酯涂料的应用越来越广泛，其被应用于用作涂料成膜剂、纺织印染粘合剂、日用化工、化学电源、功能膜、医用高分子、纳米材料以及水处理等方面。但硅丙乳液本身还存在一些问题，例如有机硅树脂与聚丙烯酸单体相容性差，无法形成均匀平整的漆膜。本实验先用KH570对有机硅树脂进行接枝，使其分子链带有双键，然后将有机硅树脂与丙烯酸单体进行乳液聚合，制备新型聚丙烯酸复合树脂。本实验着重研究玻璃化温度(Tg)的变化对乳胶粒子的粒径大小的影响及其一系列性能如力学性能、疏水性能、防腐性能、耐热性能的变化。利用接触角测量、FTIR、TGA、SEM、紫外加速老化等对漆料的进行分析测试，同时通过仪器测试漆膜的各项力学性能，结果表明试验涂料可以达到预期疏水效果和耐温性能，并且表现出良好的硬度、柔韧性、抗冲击性能及很好的的耐水性、耐侯性和防腐性能。当107有机硅含量占3%时，玻璃化温度在10度，各项性能最好。关键词：有机硅；丙烯酸乳液；乳液聚合；耐热性；疏水性摘要 II目录
摘要 II
Abstract III
第一章 绪论 1
1.1涂料的发展简述 1
1.2国内外涂料行业状况的简述 1
1.3乳液聚合概述 2
1.3.1乳液聚合的机理 2
1.3.2乳液的聚合方法 3
1.4丙烯酸酯树脂简述 5
1.4.1丙烯酸酯树脂发展历史和特点 5
1.4.2常用丙烯酸酯单体的分类和性能 6
1.5有机硅改性丙烯酸酯乳液 6
1.5.1有机硅树脂概述 7
1.5.2有机硅树脂性能 7
1.5.3硅烷偶联剂概述 7
1.5.4有机硅改性丙烯酸酯乳液概论 7
1.5.5有机改性丙烯酸酯乳液方法 9
1.6课题的意义 10
第二章 试验与测试 11
2.1原材料 11
2.2实验仪器 12
2.3试验内容 13
2.3.1基材预处理 13
2.3.2制备清漆 13
2.3.4漆料的涂装 15
2.4漆膜的力学性能
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
7
1.5.5有机改性丙烯酸酯乳液方法 9
1.6课题的意义 10
第二章 试验与测试 11
2.1原材料 11
2.2实验仪器 12
2.3试验内容 13
2.3.1基材预处理 13
2.3.2制备清漆 13
2.3.4漆料的涂装 15
2.4漆膜的力学性能测试 16
2.4.1漆膜的附着力 16
2.4.2漆膜的抗冲击测试 17
2.4.3漆膜的硬度测试 17
2.4.4漆膜的柔韧度测试 18
2.5漆膜的防腐性能及外观测定 18
2.5.1漆膜的外观测定 18
2.5.2漆膜的防腐性能测定 18
第三章 结果与讨论 19
3.1漆膜外观测定 19
3.2力学性能测试 19
3.3红外光谱分析 20
3.4接触角测量 21
3.5光学显微镜效果图 21
3.6热失重(TGA)曲线分析 22
3.7 DCS测试 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1涂料的发展简述
在古时候人类就可以活用涂料了，他们主要去用于保护一些物品。在国外他们已在公元前1500年就开始使用涂料了，而在我国是从唐朝时才开始使用的。随着时代的发展，涂料也在发展。原来是用一些天然材料做的，到现在都是用合成材料做了。所以现在的涂料的品种更多，选择性更多。尤其是石油化工行业的快速发展，让涂料更多的倾向于选择用树脂来加工制造。但涂料在生产过程中又会排放出各种污染物破坏环境。特别是有些有机溶剂会在光的作用下产生臭氧，从而危害人体健康和生物生存。因此，严格控制涂料中有机挥发物的排放是个人类必须要重视起来的课题[1]。
以下有几条可以降低有机挥发物的方法：
1)溶剂替代，选用环保的溶剂去替换有机挥发物的溶剂，比如水
2)做成粉末涂料
3)提高涂料的固含量，做成高固体涂料
现在很多建筑的外墙内墙涂料都是用水性乳胶漆的，该漆所含有的有机挥发物就比较低，而且随着技术的进一步体会高，其含量还会变的更低，有利于保护环境，所以它是一种“绿色涂料”。
1.2国内外涂料行业状况的简述
涂料行业是一项新兴的产业，其具有比较高的技术含量，它的发展水平很能说明一个国家整体化学工业的发达程度。2000年世界涂料的产量达2200万吨~2400万吨，其中我国占10%左右，在世界上排名第四，而世界上整个涂料总量中溶剂型产出也将近占30%。涂料成膜的过程中，会有一种我们肉眼看不见的小分子向空气中挥发出去，我们称之为有机化合物VOC，而这种物质本身对人类生态环境有严重的威胁，我国北京、内蒙古等西北部的雾霭的形成就有可吸入颗粒物的影响，而VOC也在其范畴。所以世界各国对VOC的排放量也是很重视的，都已经立法规范了。
当今世界涂料发展趋势就是保证性能更好的同时兼顾其环保性能，总体来说有五个特点，即涂膜质量更好、资源更节省、能源也更节省、施工更方便、更能适应环境。由此可以期待环境友好型涂料以后会遍布我们生活的每个角落[2]。
2015年上半年我国有很多关于环境方面的政策法规下达下来，重点在于对大气治理，以及其源头油漆里VOC的过量排放，所以对油漆的消费税也做了一些规范。由此可见，国内油漆市场将迎来水漆的强势抬头。同时现在人们也越来越重视环保，于是在政策和国内环境都倾向于环保时，可以预见，环保型的水性漆的需求将成为潮流，更能够取代传统油漆，成为油漆市场的宠儿。
另一方面我们和国外对比来看，他们很早就已经放弃传统油漆，如欧盟于2014年1月1日起，明令禁止全面断绝使用传统油漆，而去使用环保作用更好的水性漆。水性漆中大部分都是水，以水为溶剂，这样不会在成膜时不有有机溶剂挥发的现象出现，从源头断绝了VOC的排放，有利于保护环境[3]。
1.3乳液聚合概述
乳液聚合就是乳化剂在水中形成一个粒子粒径在1nm~100nm之间的乳液介质环境，然后单体在其中发生一系列引发终止等聚合反应。其有如下特点：
以水作为介质，来源丰富，既能降低成本，又减少环境污染，水的溶解性良好，分散性能也较好；因为使用的是水作为溶剂，体系中整体粘度就小，这样体系的散热和制备产品的运输都不是问题；聚合速度快，反应物转化率高，聚合物相对分子量高；制备的乳液直接利用率高，便捷[4]。
其还有一些缺点：
产品中的残留杂质如乳化剂，引发剂，缓冲剂等难以完全除尽，使得其导电性能、耐水性能、防腐性能等一系列性能下降；乳液直接使用的话很方便，但如果想要其固体形态时，比较麻烦。还有此有些因素比较难控制，不具有重复性实验，确定了整个配方后想做改动比较麻烦 [5]。
1.3.1乳液聚合的机理
1)乳化机理
乳液聚合主要由下面几要素：最重要的反应物——单体，体系环境 介质——水，反应开始的标志——水溶性引发剂，乳液聚合必不可少的——乳化剂。在其体系中，乳化剂有多种存在形式[6]：单个分子以独立形式存在的真溶液；以胶束的形式存在；吸附于单体液滴表面；还有一种形式是形成乳胶粒。
聚合进程大概
摘要 II
Abstract III
第一章 绪论 1
1.1涂料的发展简述 1
1.2国内外涂料行业状况的简述 1
1.3乳液聚合概述 2
1.3.1乳液聚合的机理 2
1.3.2乳液的聚合方法 3
1.4丙烯酸酯树脂简述 5
1.4.1丙烯酸酯树脂发展历史和特点 5
1.4.2常用丙烯酸酯单体的分类和性能 6
1.5有机硅改性丙烯酸酯乳液 6
1.5.1有机硅树脂概述 7
1.5.2有机硅树脂性能 7
1.5.3硅烷偶联剂概述 7
1.5.4有机硅改性丙烯酸酯乳液概论 7
1.5.5有机改性丙烯酸酯乳液方法 9
1.6课题的意义 10
第二章 试验与测试 11
2.1原材料 11
2.2实验仪器 12
2.3试验内容 13
2.3.1基材预处理 13
2.3.2制备清漆 13
2.3.4漆料的涂装 15
2.4漆膜的力学性能
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
7
1.5.5有机改性丙烯酸酯乳液方法 9
1.6课题的意义 10
第二章 试验与测试 11
2.1原材料 11
2.2实验仪器 12
2.3试验内容 13
2.3.1基材预处理 13
2.3.2制备清漆 13
2.3.4漆料的涂装 15
2.4漆膜的力学性能测试 16
2.4.1漆膜的附着力 16
2.4.2漆膜的抗冲击测试 17
2.4.3漆膜的硬度测试 17
2.4.4漆膜的柔韧度测试 18
2.5漆膜的防腐性能及外观测定 18
2.5.1漆膜的外观测定 18
2.5.2漆膜的防腐性能测定 18
第三章 结果与讨论 19
3.1漆膜外观测定 19
3.2力学性能测试 19
3.3红外光谱分析 20
3.4接触角测量 21
3.5光学显微镜效果图 21
3.6热失重(TGA)曲线分析 22
3.7 DCS测试 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1涂料的发展简述
在古时候人类就可以活用涂料了，他们主要去用于保护一些物品。在国外他们已在公元前1500年就开始使用涂料了，而在我国是从唐朝时才开始使用的。随着时代的发展，涂料也在发展。原来是用一些天然材料做的，到现在都是用合成材料做了。所以现在的涂料的品种更多，选择性更多。尤其是石油化工行业的快速发展，让涂料更多的倾向于选择用树脂来加工制造。但涂料在生产过程中又会排放出各种污染物破坏环境。特别是有些有机溶剂会在光的作用下产生臭氧，从而危害人体健康和生物生存。因此，严格控制涂料中有机挥发物的排放是个人类必须要重视起来的课题[1]。
以下有几条可以降低有机挥发物的方法：
1)溶剂替代，选用环保的溶剂去替换有机挥发物的溶剂，比如水
2)做成粉末涂料
3)提高涂料的固含量，做成高固体涂料
现在很多建筑的外墙内墙涂料都是用水性乳胶漆的，该漆所含有的有机挥发物就比较低，而且随着技术的进一步体会高，其含量还会变的更低，有利于保护环境，所以它是一种“绿色涂料”。
1.2国内外涂料行业状况的简述
涂料行业是一项新兴的产业，其具有比较高的技术含量，它的发展水平很能说明一个国家整体化学工业的发达程度。2000年世界涂料的产量达2200万吨~2400万吨，其中我国占10%左右，在世界上排名第四，而世界上整个涂料总量中溶剂型产出也将近占30%。涂料成膜的过程中，会有一种我们肉眼看不见的小分子向空气中挥发出去，我们称之为有机化合物VOC，而这种物质本身对人类生态环境有严重的威胁，我国北京、内蒙古等西北部的雾霭的形成就有可吸入颗粒物的影响，而VOC也在其范畴。所以世界各国对VOC的排放量也是很重视的，都已经立法规范了。
当今世界涂料发展趋势就是保证性能更好的同时兼顾其环保性能，总体来说有五个特点，即涂膜质量更好、资源更节省、能源也更节省、施工更方便、更能适应环境。由此可以期待环境友好型涂料以后会遍布我们生活的每个角落[2]。
2015年上半年我国有很多关于环境方面的政策法规下达下来，重点在于对大气治理，以及其源头油漆里VOC的过量排放，所以对油漆的消费税也做了一些规范。由此可见，国内油漆市场将迎来水漆的强势抬头。同时现在人们也越来越重视环保，于是在政策和国内环境都倾向于环保时，可以预见，环保型的水性漆的需求将成为潮流，更能够取代传统油漆，成为油漆市场的宠儿。
另一方面我们和国外对比来看，他们很早就已经放弃传统油漆，如欧盟于2014年1月1日起，明令禁止全面断绝使用传统油漆，而去使用环保作用更好的水性漆。水性漆中大部分都是水，以水为溶剂，这样不会在成膜时不有有机溶剂挥发的现象出现，从源头断绝了VOC的排放，有利于保护环境[3]。
1.3乳液聚合概述
乳液聚合就是乳化剂在水中形成一个粒子粒径在1nm~100nm之间的乳液介质环境，然后单体在其中发生一系列引发终止等聚合反应。其有如下特点：
以水作为介质，来源丰富，既能降低成本，又减少环境污染，水的溶解性良好，分散性能也较好；因为使用的是水作为溶剂，体系中整体粘度就小，这样体系的散热和制备产品的运输都不是问题；聚合速度快，反应物转化率高，聚合物相对分子量高；制备的乳液直接利用率高，便捷[4]。
其还有一些缺点：
产品中的残留杂质如乳化剂，引发剂，缓冲剂等难以完全除尽，使得其导电性能、耐水性能、防腐性能等一系列性能下降；乳液直接使用的话很方便，但如果想要其固体形态时，比较麻烦。还有此有些因素比较难控制，不具有重复性实验，确定了整个配方后想做改动比较麻烦 [5]。
1.3.1乳液聚合的机理
1)乳化机理
乳液聚合主要由下面几要素：最重要的反应物——单体，体系环境 介质——水，反应开始的标志——水溶性引发剂，乳液聚合必不可少的——乳化剂。在其体系中，乳化剂有多种存在形式[6]：单个分子以独立形式存在的真溶液；以胶束的形式存在；吸附于单体液滴表面；还有一种形式是形成乳胶粒。
聚合进程大概
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/jscl/383.html
