可剥离去污涂料制备及性能研究

摘要

工业设备在生产过程及生产过程结束后，极易受到生产使用的化学试剂，腐蚀物品及其残留物的污染破坏，从而造成设备使用年限缩短和环境污染严重等一系列经济和环保问题。特别是在核工业领域，针对退役核设施的去污工作，多年来延续使用的是酸碱交替使用去污的化学方法，该方法虽具有较好的去污效果，但缺点同样明显，主要表现在易产生二次废物，增加了去污的工作量和时间，同时在使用过程中，对设备表面易产生腐蚀，影响设备的使用寿命及性能。可剥离膜兼顾去污和保护功能，可应用于核工业、机械工业、建筑行业、化学工业、武器装备、医疗器械等领域的临时保护和去污中，尤其应用于核设施表面去污时，相对于传统使用的酸碱交替的去污方法，具有经济效益好、操作简便，去污效率高、产生二次废物量少的特点，具有广阔的应用前景。
　　本文对聚乙烯醇基可剥离涂料的性能改性，一是通过添加无机改性粉体填料进行，二是采用三元共聚合成可剥离涂料基材的方式，预期解决现阶段可剥离涂料存在的因采用有机溶剂而存在的安全性差，可剥离涂料成膜后力学性能不理想，而造成可剥离涂料成膜后成膜性，可剥离性较差的问题。考虑到环境因素，本文采用的聚乙烯醇基及合成的三元共聚物都是水性可剥离基材。
　　本文对聚乙烯醇基可剥离涂料的改性，通过添加经细化处理的功能粉体进行，比较添加无机功能粉体前后，可剥离涂料力学性能及粉体在基材中填充效果的好坏对改性进行评价。
　　本文采用预乳液聚合法制成一种水性可剥离涂料基材，首先从不同单体的竞聚率得出其在理论上能进行聚合反应，探讨了不同单体配比情况下对可剥离涂料基材的粒径分布，分子量，成膜，以及可剥离性能的影响，其次通过红外以及核磁分析说明合成了目标产物。最后对该涂料力学及热力学性能以及在不同基材表面成膜，可剥离性进行了测试，结果表明当(BA/AA/MMA1(:)0.9(∶)0.1)时涂料基材具有良好的成膜及可剥离性能，力学性能优良。同时在不同基材表面上都具有优良的成膜及可剥离性能。
　　本文研究了不同TiO2添加量，乙醇浓度，聚乙烯醇浓度，PH值，四氨合锌络合离子浓度，分别对聚乙烯醇基及三元共聚物基可剥离涂料的力学性能，粘度，固化时间的影响。研究表明，添加少量的TiO2能够对聚乙烯醇基可剥离涂料的断裂伸长率，拉伸强度起到明显的提升作用。乙醇对聚乙烯醇基可剥离涂料粘度起到调节作用的同时，能有效缩短固化时间，对其力学性能不产生影响。聚乙烯醇及氨水对粘度调节作用明显可在0MPa-1000Mpa之间进行调节。添加的四氨合锌络合离子对涂料的固化起促进作用能缩短其固化时间平均在10h以上。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 去污技术的发展和应用

1．1．1 概述

1．1．2 去污

1．1．3 可剥离去污方法

1．1．4 可剥离涂料的制备研究

1．1．5 三元共聚方法研究

1．1．6 可剥离涂料改性

1．1．7 可剥离涂料性能表征

1．2 研究目的及意义

1．3 本论文研究的主要内容

2 三元共聚物(可剥离涂料基材)的合成

2．1 乳液聚合及助剂概述

2．1．1 涂料方向及单体的确定

2．1．2 单体的选择

2．2 药品与仪器

2．3 表征及测试方法

2．3．1 红外光谱分析(FTIR)

2．3．2 聚合物乳液的分子量(GPC)测试

2．3．3 核磁测试

2．3．4 乳液粒径的测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 三元共聚物(可剥离涂料基材)的合成

2．4．2 单体配比对乳液的影响

2．4．3 三元共聚物(可剥离涂料基材)结构测试

2．4．4 可剥离基材的基本性能

2．5 本章小结

3．可剥离涂料制备

3．1 可剥离涂料基体选择

3．2 药品与仪器

3．3 可剥离涂料制备

3．4．1 聚乙烯醇基可剥离涂料制备方法

3．5 测试方法及表征

3．5．1 涂料成膜后物理机械性能

3．5．2 聚合物乳液外观

3．5．3 固含量的测试

3．5．4 黏度的测试

3．5．5 红外光谱分析(FTIR)

3．5．6 聚合物体系的PH值测试

3．6 结果与讨论

3．6．1 TIO2添加量对涂料性能的影响

3．6．2 膜体扫描电镜表征

3．6．3 乙醇对涂料粘度的影响

3．7 三元共聚物基(BA／AA／MMA)可剥离涂料的制备

3．7．1 制备方法

3．7．2 涂料粘度影响因素

3．8 本章小结

4 可剥离涂料的性能研究

4．1 涂料性能概述

4．1．1 涂料可剥离性及成膜性

4．1．2 涂料的气密性

4．1．3 可剥离涂料的保护性能

4．1．4 可剥离涂料的去污性能

4．2 实验药品及仪器

4．3 表征及测试方法

4．3．1 涂料成膜后物理机械性能

4．3．2 聚合物的DSC分析

4．3．3 涂料的气密性

4．3．4 涂膜的光学性能

4．3．5 涂膜耐候性能

4．4 结果与讨论

4．4．1 不同基材可剥离涂料的成膜及可剥离性

4．4．2 可剥离涂料的气密性

4．4．3 可剥离涂料的光吸收性能

4．4．4 可剥离涂料的热性能

4．4．5 可剥离涂料的耐候性能

4．4．6 涂膜的耐化学介质性能

4．5 可剥离涂料的去污性能

4．5．1 实验室去污

4．5．1 大面积去污模拟实验

4．6 模拟核素的去污

4．6．1 模拟核素溶液的配制

4．7 涂料表面去污应用

4．8 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果