仿生自清洁外墙涂料的制备

摘要

本文介绍了外墙涂料的污染机理和荷叶自清洁原理，研制出一种新型能形成疏水性漆膜的涂料，并探讨了乳液、颜基料、助剂等对此种漆膜性能的影响。 涂料水性化技术在过去的三十年里得到了迅速的发展，由于对环境法规的日益重视，乳胶涂料特别是外墙乳胶涂料获得到广泛的应用。外墙采用水性涂料装饰是建筑涂料发展的必然趋势，自清洁外墙涂料由于其优异的耐沾污性能具有很大的应用前景。 有机硅改性的丙烯酸酯(硅丙)乳液具有优异的耐候性和抗沾污性能，是一种理想的外墙涂料基料。在实验过程中，以过硫酸钾为引发剂，在阴/非离子复合乳化剂存在下，采用预乳化种子乳液聚合工艺合成了有机硅丙烯酸酯共聚乳液。讨论了单体的种类、配比以及各种合成工艺条件，如聚合温度、引发剂用量等对乳液性能和涂膜性能的影响。乳化剂是乳液稳定性主要影响因素，因此对乳化剂的影响进行了全面的探讨，包括乳化剂的浓度、阴离子型与非离子型乳化剂的比例对乳液机械稳定性、钙离子稳定性的影响。 研究结果表明，在丙烯酸酯乳液中添加有机硅氧烷，可以提高乳液聚合物的玻璃化转变温度，同时提高聚合物涂膜的耐水性、耐化学性和热稳定性等。但是添加有机硅单体要适量，否则当有机硅氧烷用量过大时，因为有机硅的自身水解聚合将导致乳液稳定性下降。利用TEM、SEM等测试手段研究了共聚物的结构和性能，并采用建筑涂料测试标准(GB/T9755-1995)检测涂料的相关性能。涂料的耐沾污性、耐候性、附着力等性能均超过相应国标。 采用自制有机硅氧烷丙烯酸酯乳液作为外墙涂料的成膜基料进行应用实验，结果表明基料和颜料种类及用量对乳胶涂料的性能有重要的影响。不同基料对乳胶涂料的耐候性、耐沾污性的影响最为显著。 同时，我们对颜填料——针状硅灰石粉进行改性，以提高涂膜的疏水性能。结果显示，硅灰石的改性时间、改性温度、改性剂用量、转子转速等工艺条件对硅灰石粉的改性效果有影响。改性后的硅灰石粉在外墙涂料中使用，可以提高涂膜的耐沾污性、耐老化和自清洁性能。 在涂料的配制过程中，根据荷叶的自清洁理论，加入一种乳化微晶蜡乳液，进一步提高涂料的自清洁性能。结果表明该涂料中该助剂的含量为3％时，疏水性乳胶涂料涂膜具有更好的疏水性和透气性。 本工作研制的涂料具有高效憎水、防污自清洁功能，能广泛用于建筑墙体及覆盖材料的表面。该涂料不仅具有保持表面洁净的功能，还能有效的保护材料、延长使用寿命。

目录

文摘

英文文摘

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第一章文献综述

第二章有机硅—丙烯酸酯乳液的制备以及性能探讨

第三章自清洁涂料的配制及性能研究

第四章结论

参考文献

致谢