高固含量低粘度可剥离去污剂的制备及性能研究

摘要

针对涉核场景下表面放射性污染物的去除，可剥离型放射性去污剂去污能力主要表现为施放于污染对象表面后，其凝胶成膜过程中通过物理化学作用将表面污染物结合于膜体，膜体揭剥之后即可达到去污的目的。此种去污技术施工简便，后处理废物少，基本上没有交叉污染，产生废物可压缩焚烧，去污效果显著，是一种经济实惠的去污方法，成为放射性表面去污的研究热点。通过研究发现，可剥离去污剂其粘度与其固含量（高分子基材）一般成比，在实际去污操作中，要求可剥离去污剂在较低粘度下具备较高固含量，来保证喷涂工艺的实施和干燥成膜后膜体厚度达到一定要求，利于剥离揭膜操作。因此制备一种较低粘度下（利于机械喷涂工艺）的可剥离去污剂具备较高固含量（保证成膜厚度）是本论文研究的重点。　　采用化学法将乙酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸对聚乙烯醇进行化学接枝改性，改善聚乙烯醇分子中羟基的数量，从而提高了聚乙烯醇为基材的可剥离去污剂的固含量，同时还改善了聚乙烯醇为基材的可剥离去污剂的力学性能和热稳定性能。文中探讨了聚乙烯醇与三种单体共聚时可能存在的聚合机理；考察了不同用量的乙酸乙烯酯（VAc）、丙烯酸丁酯（BA）对聚合物固含量、粘度、力学性能、粒径的影响，同时还用红外与核磁表征手段对聚合物进行表征，最后研究了去污剂在不同去污基材表面的去污效果。通过红外光谱和核磁共振氢谱分析，三种单体与聚乙烯醇发生了共聚，综合粘度和固含量以及聚合膜的力学性能测试得到了三种改性单体加入的最佳用量，即BA=8 wt%，VAc=10 wt%，同时还考察了不同含量的丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯对去污剂粒径的影响，从粒径结果看出，受去污基材聚乙烯醇的影响，去污剂的平均粒径小于100 nm，通过对聚乙烯醇为基材的可剥离去污剂的改性，最终可剥离去污剂的固含量大于30%，文中还考察了最佳用量的可剥离去污剂在不同基材（玻璃、水泥地面、不锈钢、桌面）表面的去污效率，去污效率均达到了90%以上。　　通过半连续种子乳液法制备了一种高固含量低粘度的可剥离去污剂。文中选用乙酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸作为反应单体，得到了一种固含量高且粘度较低的可剥离去污剂。结合红外和核磁表征手段对聚合乳液的结构进行表征，结果表明三种单体之间发生了共聚反应。同时考察了不同比例的单体对乳液固含量、粘度的影响以及对涂膜力学性能的影响，从而获得了三种单体之间的最佳比例（即BA∶AA∶VAc=85∶15∶5），还采用光学显微镜观察到最佳比例的三种单体组成的聚合乳液的形貌，采用激光粒度仪测试最佳比例的聚合乳液在不同聚合时间中的粒径变化。将单体最佳比例制备出的可剥离去污乳液涂覆在不同基材（玻璃、水泥地面、不锈钢、桌面）表面上，能够完全剥离，去污率（除水泥地面外）都达到90%以上。

目录

声明

1 绪 论

1.1 引言

1.2 去污技术概述

1.2.1 机械去污法

1.2.2 电化学去污法

1.2.3 激光去污法

1.2.4 自脆型去污法

1.2.5 可剥离膜去污法

1.3 聚乙烯醇（PVA）的改性研究

1.3.1 聚乙烯醇（PVA）的物理改性

1.3.2 聚乙烯醇（PVA）的化学改性

1.4 高固含量乳液的研究现状

1.4.1 乳液聚合概述

1.4.2 乙酸乙烯酯乳液聚合

1.5 课题研究意义及研究内容

1.5.1 课题研究意义

1.5.2 研究内容

2 改性PVA可剥离去污剂的制备及性能研究

2.1 主要原材料及仪器设备

2.2 改性PVA可剥离去污剂的制备工艺

2.3 测试与表征

2.3.1 傅里叶红外光谱（FT-IR）

2.3.2 核磁共振（1H NMR）

2.3.3 粒径测试

2.3.4 固含量和粘度测试

2.3.5 热重分析（TGA）

2.3.6 力学性能测试

2.3.7 去污性能测试

2.4 结果与讨论

2.4.1 改性PVA乳液的FT-IR

2.4.2 改性PVA乳液的 1H NMR

2.4.3 改性PVA的机理探讨

2.4.4 不同单体的用量对聚合乳液以及涂膜性能的影响

2.4.5 共聚产物的TG图

2.4.6 去污性能分析

2.5 本章小结

3.1 主要原材料及仪器设备

3.2 高固含量可剥离去污剂的制备工艺

3.3 表征方法

3.3.1 傅里叶红外光谱（FT-IR）

3.3.2 核磁共振 1H NMR

3.3.3 粒径测试

3.3.4 固含量和粘度测试

3.3.5 力学性能测试

3.3.6 去污性能测试

3.4 结果与讨论

3.4.1 共聚产物的FT-IR图

3.4.2 共聚产物的 1H NMR图

3.4.3 不同比例的单体对聚合乳液粘度以及固含量的影响

3.4.4 不同比例的单体对可剥离膜力学性能的影响

3.4.5 聚合乳液的粒径变化

3.4.6 聚合乳液的光学形貌图

3.4.7 去污性能分析

3.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果