水相微悬浮聚合法纳米SiO2改性氯醚树脂的合成及应用

摘要

随着人们对环保问题的日益重视，对产品性能的要求日益提高，化工产品正向着污染更小、性能更高的方向发展。氯化橡胶在涂料领域的应用已有多年的历史，但是其生产过程中需要四氯化碳作为溶剂，产品还存在四氯化碳残留的问题，水相法氯化橡胶的研究尚未取得成果，并且氯化橡胶本身溶解性和混溶性较差，因此需要研制一种新的氯化聚合物，以取代氯化橡胶。氯醚树脂是由氯乙烯(VC)与乙烯基异丁基醚(VIBE)通过水相悬浮法聚合而成，与氯化橡胶相比不仅生产工艺对环境没有危害，而且氯醚树脂本身无毒，在耐候性、耐液体介质等方面更是有优越之处，因此氯醚树脂将会替代氯化橡胶，成为高档涂料、油墨连接料等领域的主流产品。为了进一步提高氯醚树脂的性能，本文对纳米SiO2进行了表面改性，通过原位聚合的方法，制备出了纳米SiO2改性氯醚树脂复合材料。具体研究内容和结果如下：
　　 本文第一章介绍了氯醚树脂的合成方法、应用领域、改性现状和发展趋势；介绍了原位聚合法制备纳米SiO2/聚合物复合材料的研究现状。
　　 本文第二章以氯乙烯(VC)和乙烯基异丁基醚(VIBE)为单体，过氧化十二酰为引发剂，羟丙基纤维素为悬浮分散剂，在水相中通过悬浮聚合的方法制备了氯醚树脂。反应结束后，产品经洗涤、烘干，呈乳白色颗粒状。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)、元素分析等测试手段，对产品和德国BASF公司生产的LaroflexMP45氯醚树脂的结构进行了表征。结果表明：自制的氯醚树脂与进口样在结构上几乎完全相同，仅在外观上表现出产品颗粒较大。通过DSC测试发现，干燥温度过高对产品的性能影响较大，当干燥温度超过50℃时，将会导致产品变黄、结块。
　　 本文第三章首先使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米SiO2进行了表面处理，再通过水相微悬浮聚合法制备了在纳米SiO2表面包覆氯醚树脂的核-壳型复合粒子。本章讨论了pH值、反应时间和KH570添加量对纳米SiO2表面接枝率的影响，探讨了纳米SiO2加料方式对复合材料形貌及产品性状的影响。结果表明，纳米SiO2表面改性最佳条件为：pH值为8～9、超声分散1.5小时后继续搅拌反应2小时，KH570添加量为纳米SiO2质量的80％。表面处理后的纳米SiO2经干燥，预先分散在乙烯基异丁基醚中，再进行聚合反应可得到包覆较好的纳米SiO2/氯醚树脂复合粒子。
　　 本文第四章以氯醚树脂为基料制得了性能优异的防腐涂料。通过耐液体介质测试等手段，对涂层的耐腐蚀性能进行了评价，探讨了纳米SiO2的引入、颜基比和各种助剂的添加量对涂层性能的影响。结果表明，经过纳米SiO2改性的氯醚树脂与未改性的氯醚树脂相比，涂层的耐腐蚀性得到了提高；颜基比对涂层的影响较大，当颜基比较低时，随着颜基比的增大，涂层的防腐性能呈上升趋势；当颜基比进一步增大时，涂层的防腐性能呈下降趋势。颜基比为2:1时涂层的防腐性能最佳。