PVAc/OMMT/KH570复合乳液的制备及性能研究

摘要

聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液是一种绿色环保型胶粘剂，由于其粘结强度高、生产简单、使用方便而且成本较低、无毒、对环境无污染等一系列优点，得到广泛应用。随着现代工业与科学技术的发展，许多领域对聚醋酸乙烯酯类材料提出了更高的性能要求。而传统的聚醋酸乙烯酯乳胶膜耐水性、耐候性差，并且在湿热条件下粘结强度显著降低的缺点极大地限制了它的应用。膨润土是一种层状硅酸盐，具有突出的力学性能、二维尺寸稳定性和一定的阻隔性能；硅烷偶联剂可以同时连接有机材料和无机材料，起到“分子桥”的作用，形成有机相-有机硅烷-无机相结合层，从而改善材料的各种性能。本课题结合了膨润土和硅烷偶联剂两者的结构特点和性能优势，针对PVAc耐水性和耐热性较差的缺点对其进行改性，相对于单一物质的改性具有更明显的效果，而且乳胶膜的力学性能也可以得到明显改善。
　　本文选用丙烯酸改性的有机膨润土OMMT和硅烷偶联剂KH570，通过半连续乳液聚合成功制备了PVAc/OMMT/KH570复合乳液。并通过XRD、FTIR和TEM对其结构进行表征，检测了乳液的稳定性及乳胶膜的耐水、耐热和拉伸性能。结果表明：在KH570的作用下，有机膨润土在体系中分散更均匀且大部分呈剥离状态；复合乳胶膜的起始分解温度从241.0℃提高到298.5℃，拉伸强度由7.6±0.3MPa增大到11.4±0.3MPa，耐水性也得到明显改善。
　　考察了不同OMMT、KH570用量对乳液性能的影响。综合复合乳液的各种性能比较，当 OMMT、KH570用量各自占单体用量的3％时，乳液的综合性能较好，改性效果明显。
　　为了考察 KH570单体与 KH570聚合物对体系的影响，本文通过水解法合成了KH570聚合物，通过半连续法乳液聚合制备了PVAc/OMMT/KH570聚合物复合乳液，并研究了KH570聚合物对复合乳液性能的影响。结果表明改性后的复合乳液有良好的稳定性，乳胶膜的热稳定性、拉伸性能和耐水性得到明显提高：起始分解温度由241.0 ℃提高到258.9℃，最大分解温度Tmax从336.4℃提高到351.3 ℃，吸水率和水溶物含量明显降低，拉伸强度由7.6±0.3MPa增强为24.5±0.3MPa，提高了220%，但韧性却有所降低了。
　　本文成功完成了PVAc/OMMT复合乳液中试试验(0.5 t装置)，获得性能稳定的复合乳液，为制备工艺从实验到产业化转化提供了重要参考。并且进行了所得乳液在涂料和水泥砂浆中的应用研究。以中试产品为基料制备的 PVAc涂料达到使用标准。制备了PVAc乳液改性砂浆，并探讨了聚合物乳液不同用量对砂浆抗压强度、抗折强度和粘结强度的影响。实验结果表明：聚合物乳液改性砂浆与普通砂浆相比，抗折强度由7.5 MPa增加到11.8 MPa，粘结强度从4.8 MPa增大到8.5 MPa，这说明改性砂浆的韧性得到了较大的改善，但抗压强度有所降低。并且聚合物乳液用量为10%时改性砂浆的综合性能较好。

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第一章 绪论

1.1 聚醋酸乙烯酯概述

1.2 聚醋酸乙烯酯乳液改性研究状况

1.3 膨润土及其在聚合物中的应用

1.4 硅烷偶联剂及其在复合材料中的应用

1.5 本课题的研究思路及科学意义

第二章 PVAc/OMMT/KH570复合乳液的制备及表征

2.1引言

2.2 实验原料与仪器设备

2.3 实验方法

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 KH570聚合物对PVAc乳液的改性研究

3.1引言

3.2 实验原料与仪器设备

3.3 实验方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 PVAc/OMMT复合乳液中试试验及应用研究

4.1引言

4.2 实验原料及装置

4.3 实验原理及工艺流程

4.5 产品性能检测

4.6产品在涂料和水泥砂浆中的应用

4.7本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表