缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂的合成与性能研究

摘要

近年来,人们对环保问题越来越重视,使得水性涂料的生产和应用得到了空前的发展，与之配合使用的水性增稠剂也成为进一步研究和发展的对象。高性能的水性增稠剂在水性涂料的生产加工中起到了重要的作用，它不仅关系到涂料的生产和加工的操作性，而且与涂料的贮存稳定性，施工性能也有很大的关系。 本文以缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂作为一项研究课题，对增稠剂的发展历程、种类、增稠机理以及今后发展方向进行了阐述，提出了缔合型丙烯酸酯增稠剂的合成方案。 本文通过对乳液聚合反应的理论研究以及参阅大量的国内外文献，在理论指导的基础之上，通过对单体、乳化剂、引发剂、交联剂的选择对比，设计了用于合成丙烯酸酯增稠剂的实验配方，采用单体的预乳化工艺合成了稳定性好、增稠能力强的丙烯酸酯乳液增稠剂。研究了聚合温度、单体滴加时间、搅拌速度等工艺参数对丙烯酸酯乳液增稠剂的稳定性和增稠行为的影响。通过对原料的调整，得到实验进行稳定、重复性好、乳液质量较高的实验配方：甲基丙烯酸用量占单体质量的30％-40％，丙烯酸乙酯和丙烯酸甲酯的比例为3:1左右；乳化剂用量占单体质量的4％-6％，其中阴离子乳化剂与非离子乳化剂的复配比例为1:2左右；引发剂过硫酸铵用量以单体质量的0.296为宜；交联剂用量以单体质量的0.25％为宜。 以合成的丙烯酸酯增稠剂为基础，通过直接酯化法合成的反应型表面活性剂的引入，成功地合成了缔合型丙烯酸酯增稠剂，并与市售的商品进行了大量的对比试验，通过粘度测试证明该缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂的增稠性能、流变性能、耐电解质性能等综合性能优于市售商品，具有突出的钙离子稳定性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2增稠剂的种类及增稠机理

1.2.1纤维素类增稠剂

1.2.2聚氨酯类增稠剂

1.2.3丙烯酸酯类增稠剂

1.3国内外丙烯酸酯类增稠剂的研究进展

1.3.1国外研究进展

1.3.2国内研究进展

1.3.3丙烯酸酯类增稠剂存在的问题及其研究的方向

1.4丙烯酸酯类增稠剂的合成方法

1.4.1传统的碱增稠丙烯酸酯类增稠剂的合成方法

1.4.2缔合型丙烯酸酯类增稠剂的制备方法

1.5丙烯酸酯类增稠剂在乳胶漆中的应用

1.5.1乳胶漆简介

1.5.2增稠剂在乳胶漆中的重要作用

1.6课题的确定及研究内容

1.6.1聚丙烯酸酯类增稠剂主要性能及影响因素

1.6.2课题的确定

1.6 3课题的内容

第2章丙烯酸酯类增稠剂的合成与改性实验设计

2.1丙烯酸酯类乳液增稠剂的合成

2.1.1合成方法的选择

2.1.2合成原理

2.2疏水缔合原理

2.2.1缔合增稠剂的概念

2.2.2缔合增稠原理

2.2.3大分子表面活性剂的引入及合成原理

2.3丙烯酸酯类增稠剂合成原料的选择

2.3.1乳化剂的选择

2.3.2单体的选择

2.3.3引发剂的选择

2.3.4交联剂的选择

2.3.5分散介质的选择

第3章实验部分

3.1实验的原料

3.1.1丙烯酸酯增稠剂合成的原材料

3.1.2制备反应型表面活性剂的原材料

3.2实验的仪器设备

3.2.1合成的仪器设备

3.2.2制备反应型表面活性剂的主要仪器

3.2.3主要的检测设备

3.2.4合成装置图

3.3合成方法

3.3.1丙烯酸酯增稠剂的合成

3.3.2缔合型丙烯酸酯类增稠剂的合成

3.5性能测试

3.5.1乳液聚合反应稳定性

3.5.2产品外观

3.5.3 pH值的测定

3.5.4固含量的测定

3.5.5单体转化率的测定

3.5.6凝聚率的测定

3.5.7增稠剂增稠行为的测定

3.5.8乳液的稳定性

3.5.9红外光谱测试

第4章实验结果与讨论

4.1乳液增稠剂性能测试结果

4.2聚合工艺条件对增稠剂性能的影响

4.2.1合成工艺的影响

4.2.2温度的影响

4.2.3搅拌

4.3单体组成对增稠剂性能的影响

4.3.1 MAA用量的影响

4.3.2单体种类的影响

4.3.3MMA/EA值的影响

4.4乳化剂对增稠剂性能的影响

4.4.1乳化剂的种类对乳液增稠剂稳定性的影响

4.4.2乳化剂用量对聚合稳定性的影响

4.4.3乳化剂用量对增稠效果的影响

4.5引发体系对增稠剂性能的影响

4.5.1热引发体系

4.5.2氧化—还原引发体系

4.5.3氧化-还原引发体系与热引发体系的比较

4.6交联剂对增稠剂性能的影响

4.6.1交联剂种类的影响

4.6.2交联剂的用量对聚合及产品的稳定性的影响

4.6.3交联剂用量对增稠效果的影响

4.6.4交联剂用量对流变性的影响

4.6.5交联剂用量对耐电解质性能的影响

4.7其他因素的影响

4.7.1单体滴加方式的影响

4.7.2单体滴加时间的影响

4.8优化工艺条件下合成的丙烯酸酯类增稠剂的性能

4.8.1对水相的增稠能力

4.8.2对苯丙乳液的增稠能力

4.8.3流变性能

4.8.4耐电解质性能

4.8.5对pH值的敏感性

4.9缔合型丙烯酸酯类增稠剂的制备及性能

4.9.1反应型表面活性剂的制备

4.9.2反应型表面活性剂的用量对增稠剂增稠性能的影响

4.9.3反应型表面活性剂对增稠剂抗电解质性能的影响

4.9.4反应型表面活性剂用量对增稠剂抗电解质性能的影响

4.9.5反应型表面活性剂对增稠剂流变性能的影响

4.10缔合型丙烯酸酸酯增稠剂的红外光谱图

4.11疏水缔合丙烯酸酯类增稠剂与市售商品的性能比较

4.11.1对水相的增稠能力

4.11.2对苯丙乳液的增稠能力

4.11.3耐电解质性能的比较

4.11.4流变性能的比较

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致 谢