乳胶涂料用聚丙烯酸酯液的合成及性能研究

摘要

聚丙烯酸酯乳胶涂料是我国目前应用最普遍、工艺最成熟、也最受人们欢迎的一类乳胶涂料，其品种多样，但质量参差不齐。聚丙烯酸酯乳液作为聚丙烯酸酯乳胶涂料的基本成膜物质，其性能的好坏直接影响着涂料质量的高低。
　　 GB/T20623-2006对乳胶涂料用聚丙烯酸酯乳液的性能进行了严格的要求，但对其增稠性、起泡性、消泡性以及耐水性却未作规定，而这些性能直接影响着乳胶涂料配制、施工的难易及应用性能的好坏。基于此，本研究采用种子乳液聚合法制备了内墙乳胶涂料用硅丙乳液，考察了功能性单体种类及用量对乳液增稠性、起泡性、消泡性及耐水性的影响，并对优化后的硅丙乳液进行了红外(FTIR)及透射电镜(TEM)表征，对其在内墙乳胶涂料中的实际应用性能进行了考察。结果表明:当甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）用量为3％，乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)用量为5％，甲基丙烯酸(MAA)用量为2％，且添加0.3％以上的矿物油消泡剂BEK-750时，硅丙乳液的增稠性适中、起泡性较低、消泡性及耐水性较好，乳胶粒子大小均一，并且其实际应用性能达到了市场上同类产品水平，部分实际应用性能甚至超过了市场上同类产品水平。
　　 此外，直接利用聚丙烯酸酯乳液配制的外墙乳胶涂料还往往存在着耐水性和耐碱性差、耐沾污性不足、涂层硬度与最低成膜温度间存在矛盾等问题。针对这些问题，本研究采用核壳乳液聚合法制备了外墙乳胶涂料用核壳型聚丙烯酸酯乳液，并分别对核壳型聚丙烯酸酯乳液中有机硅的种类及用量、纳米SiO2的引入方式及引入量进行了筛选和优化，对不同改性核壳型聚丙烯酸酯乳液的结构进行了FTIR、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、差示扫描量热(DSC)以及TEM表征，对其在外墙乳胶涂料中的实际应用性能进行了考察。结果表明，有机硅的引入使乳胶粒子的核壳结构更加明显，大小更加均匀，并且使核壳型聚丙烯酸酯乳液所配的外墙乳胶涂料具有更优的附着力、耐水性、耐碱性以及耐沾污性等;当采用原位乳液聚合法，并同时引入适量的氨水及碳酸氢钠时，利用正硅酸乙酯(TEOS)可以向核壳型聚丙烯酸酯乳液中引入纳米SiO2;当利用TOES向核壳型聚丙烯酸酯乳液中引入纳米SiO2，同时添加乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)时，A-171能够促进纳米SiO2粒子在乳液中的分散，加强纳米SiO2粒子与乳胶粒子之间的相互作用，并最终提高核壳型聚丙烯酸酯乳液在外墙乳胶涂料中的应用性能。

目录

摘要

符号说明

1 文献综述

1．1 乳胶涂料

1．1．1 乳胶涂料概况

1．1．2 乳胶涂料的分类

1．1．3 乳胶涂料的发展及应用现状

1．2 聚丙烯酸酯乳胶涂料

1．3 聚丙烯酸酯乳液

1．3．1 聚丙烯酸酯乳液的组成及种类

1．3．2 聚丙烯酸酯乳液的常用制备方法

1．3．3 改性聚丙烯酸酯乳液的研究概况

1．4 本课题的研究目标和研究内容

1．4．1 研究目的及意义

1．4．2 研究内容及方法

1．4．3 创新之处

2 内墙乳胶涂料用硅丙乳液的合成及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 硅丙乳液的合成

2．2．4 硅丙乳液合成的单因素试验

2．2．5 硅丙乳液中添加消泡剂的单因素试验

2．2．6 乳液性能检测与表征

2．2．7 薄膜性能检测与表征

2．2．8 内墙乳胶涂料的制备

2．2．9 内墙乳胶涂料主要应用性能测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 丙烯酸羟酯种类对乳液性能的影响

2．3．2 HEMA用量对乳液性能的影响

2．3．3 A-151用量对乳液性能的影响

2．3．4 MAA用量对乳液性能的影响

2．3．5 消泡剂种类及用量对乳液性能的影响

2．3．6 FTIR分析

2．3．7 TEM分析

2．3．8 乳液的实际应用性能

2．4 小结

3 外墙乳胶涂料用改性核壳型聚丙烯酸酯乳液的合成及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 有机硅改性核壳型聚丙烯酸酯乳液

3．2．4 纳米SiO2改性核壳型聚丙烯酸酯乳液

3．2．5 有机硅/纳米SiO2改性核壳型聚丙烯酸酯乳液

3．2．6 乳液性能检测与表征

3．2．7 薄膜性能检测与表征

3．2．8 外墙乳胶涂料的制备

3．2．9 外墙乳胶涂料主要应用性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 有机硅种类及用量对核壳型聚丙烯酸酯乳液性能的影响

3．3．2 有机硅改性核壳型聚丙烯酸酯乳液的结构分析和表征

3．3．3 有机硅改性核壳型聚丙烯酸酯乳液的实际应用性能

3．3．4 纳米SiO2引入方式对核壳型聚丙烯酸酯乳液稳定性的影响

3．3．5 TEOS引入方式对核壳型聚丙烯酸酯乳液稳定性的影响

3．3．6 氨水及NaHCO3对核壳型聚丙烯酸酯乳液稳定性的影响

3．3．7 TEOS用量对核壳型聚丙烯酸酯乳液性能的影响

3．3．8 A-171/纳米SiO2改性核壳型聚丙烯酸酯乳液的性能

3．3．9 A-171/纳米SiO2改性核壳型聚丙烯酸酯乳液的结构分析与表征

3．3．10 A-171-纳米SiO2改性核壳型聚丙烯酸酯乳液的实际应用性能

3．4 小结

4 结论

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开的学术成果

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