长链丙烯酸酯聚合物乳液剥离剂的制备及性能分析

摘要

水彩画通常都是用透明的水彩颜料画出来的，因为水彩具有透明的特性，而导致浅的颜色不能再画在深的颜色上，而只能深的颜色在浅的颜色上重复使用。为此，如何在纸上留出空白成为了画水彩画过程中的难点。长期以来，人们尝试了许多种方法，比如:在空白处用胶纸贴、先用胶片遮挡、使用刀片刮和加白粉等等，上述这些方法，虽然能起到一定的作用，但是容易在纸上留下痕迹，并且可能会对纸张造成损坏。随着人们的不断探索，研究者们通过研究发现了用留白胶在所需留白的地方留出空白的方法，并已取得了初步成效。但目前市场上所卖的留白液采用的都是天然胶乳，其主要存在两大问题:一是所成的膜在纸上难以剥离，二是使用后如果不及时水洗，会在水彩笔上形成一层难以脱除的膜，使水彩笔受到损伤。 本文采用长链丙烯酸酯聚合物乳液作为一种新型剥离剂，与天然胶乳复配以解决上述问题。利用长链丙烯酸酯聚合物减少天然胶乳膜与纸基材料的分子间力，同时因为引入小分子表面活性剂而使毛笔表面不易粘附聚合物，易于洗去残胶。本文首先探讨了长链丙烯酸酯聚合物及相应水性聚合物乳液的制备方法及其应用性能，同时探讨了长链丙烯酸酯聚合物合成过程中不同溶剂的用量、引发剂用量、搅拌速度、聚合温度和聚合时间对收率的影响。采用衰减全反射傅立叶变换红外光谱仪(ATR-F TIR)、凝胶渗透色谱(GPC)和核磁共振(NMR)对所得产品进行了结构表征。采用离心机、粒度分析仪、动态流变仪等对乳液的稳定性、黏度、粒径和流变进行了测试，同时对所成膜的拉伸强度、断裂伸长率、180°剥离强度、耐水性和耐盐溶液等也做了相应的研究。主要内容如下: 1.本文拟采用溶液聚合法，在环己烷为分散相，长链丙烯酸十八酯为主要聚合单体，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂的条件下合成丙烯酸十八酯聚合物。采用正交试验法，以收率为指标，对反应条件进行了优化，并通过衰减全反射傅立叶变换红外光谱仪(ATR-F TIR)、凝胶渗透色谱(GPC)和核磁共振(NMR)对所得产品进行了结构表征。通过收率得到制备长链丙烯酸酯聚合物的最佳反应条件为:在75℃下进行，溶剂环己烷的用量为60％，引发剂偶氮二异丁腈的用量为0.5％，聚合时间为4h。 2.通过转相乳化法制备了非离子型丙烯酸酯聚合物乳液，并对不同类型的乳化剂对乳液性能的影响进行了分析，从而筛选出了最适宜本乳化方案的乳化剂;采用正交试验的方法，以乳液的稳定性、粒径、黏度等为指标，筛选出制备丙烯酸酯聚合物乳液的最佳工艺。研究表明，以山梨糖醇甘油酸酯(Span80)与平平加(O20)复配成HLB值为10.5的复合乳化剂所制得的乳液性能最好，复合乳化剂用量仅为6％;乳液的最佳制备工艺为:乳化时间为20min，乳化温度80℃，搅拌速度300r/min，热水分3次加入。在此工艺条件下制备的长链丙烯酸酯聚合物乳液的粒径分布范围为0.1～0.4μm，黏度为20s（涂-4杯测得），离心稳定性为99.8％。动态流变测试结果表明:所制备的长链丙烯酸酯聚合物乳液为非牛顿型流体，具有剪切变稀的性质，表现为一定的假塑性;在剪切应变低于0.3％时，表现为弹性;而高于0.3％时，乳液则表现为黏性。 3.将制得的聚合物剥离剂与水性天然胶乳以一定比例混合，测试混合前后乳液的表面张力以及膜的剥离强度，并对所成膜进行力学性能测试，通过扫描电镜对剥离前后的纸张进行分析。结果表明:剥离剂在天然胶乳中的添加量为12％时，乳液的表面张力由46.7mN/m降低到37.2mN/m，胶膜的平均拉伸强度为4.225MPa，相应的平均断裂伸长率为940.120％，吸水率为12.82％，耐盐溶液超过36h，在马口铁上测得的180°剥离强度为0.32kN/m。扫描电镜结果表明:天然胶乳在纸张表面成膜后，如果剥离，会导致纸张表面的纤维撕裂;而加入剥离剂后的天然胶乳，对纸张表面纤维没有损坏。证明加入剥离剂天然胶乳所成的膜确实好撕了，使用完只需用水洗掉即可，对画笔没有损坏。 本实验所制备的长链丙烯酸酯聚合物乳液，可作为一种新型剥离剂加入到水性天然胶乳中，使用后仅需用水洗掉即可。涂绘到纸上，干后会形成一层乳胶膜，绘画完成后，将乳胶膜从纸上完整撕下来，从而达到在纸上留出空白的效果，留白的地方还可以继续上色，不会影响纸张的外观及使用。该剥离剂还可以与其他成膜涂料复合，在玻璃、木材、钢材等表面成膜，用来保护材料或设备，并且易于剥离。

目录

摘要

1前言

1．1可剥离保护膜的简介

1．1．1技术背景

1．1．2可剥离保护膜的功能

1．1．3主要剥离剂及其效果

1．1．4可剥离性能的重要技术指标

1．1．5剥离剂作用机理

1．2长链丙烯酸醑聚合物乳液的制备

1．2．1丙烯酸醅乳液的制备方法

1．2．2乳化剂的作用及选择

1．3乳液稳定性研究

1．3．1长链丙烯酸酯乳液的稳定作用

1．3．2长链丙烯酸酯乳液不稳定机理

1．3．3影响乳液稳定的因素

1．3．4乳液产品稳定性表征方法

1．4乳液流变学研究

1．4．1乳液的流体类型

1．4．2乳液的黏弹性

1．4．3影响乳液流变性质的因素

1．5研究意义及内容

2长链丙烯酸酯聚合物的制备及结构表征

2．1实验部分

2．1．1原料、试剂和仪器

2．1．2溶液聚合工艺

2．1．3聚合物结构表征

2．2实验方法

2．2．1单因素实验

2．2．2正交试验的设计

2．3结果与讨论

2．3．1单因素实验分析

2．3．2正交试验数据处理及分析

2．4产物的分子量分布表征

2．5产物的结构表征

2．5．1傅里叶红外光谱的测定

2．5．2核磁共振谱图

2．6小结

3长链丙烯酸酯聚合物乳液的制备及性能研究

3．1前言

3．2实验部分

3．2．1主要实验原料及仪器

3．2．2非离子型丙烯酸酯乳液的制备

3．2．3乳化工艺条件正交试验

3．2．4乳液性能测试

3．3结果与讨论

3．3．1乳化剂种类及比例的确定

3．3．2复合乳化剂用量的确定

3．3．3乳化工艺条件的优化

3．3．4非离子型丙烯酸酯乳液流变性能研究

3．4小结

4乳液与乳胶膜的性能测试及应用

4．1主要仪器

4．2剥离剂的用量对乳液及膜性能的影响

4．2．1剥离剂用量对乳胶膜剥离强度的影响

4．2．2剥离剂对天然胶乳表面张力的影响

4．2．3乳液性能测试

4．3乳胶膜的制备及性能测试方法

4．3．1乳胶膜的制备

4．3．2乳胶膜的性能测试

4．4乳胶膜基本性能

4．5纸张表面剥离效果测试

4．6扫描电镜

4．7应用实例

4．8小结

5．总结

5．1结论

5．2创新性

5．3展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的成果

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