丙烯酸酯乳液的合成及膨胀型防火涂料的制备与研究

摘要

本文研究内容主要在三个方面:(1)、合成了一种“核-壳”型结构的聚丙烯酸酯乳液;(2)、将合成的丙烯酸酯乳液制备出防火涂料并探讨其性能;(3)、将纳米氢氧化镁添加到合成的丙烯酸酯乳液中,探讨其对防火涂料性能的影响。　　本论文从粒子设计的思路着手,采用种子半连续法合成了一种具有明显的硬核和软壳结构的丙烯酸酯乳液。论文系统研究了单体的选择、乳化剂的配比及用量、引发剂用量、聚合工艺、反应温度等因素对乳液性能的影响。检测表明:改性乳液具有优良的耐水性、较高的力学强度、较低的成膜温度、较强的附着力。　　以聚磷酸铵为酸源、季戊四醇为碳源、双氰胺和磷酸氢二铵为气源、热固性的水性环氧乳液和合成的丙烯酸酯乳液复配为成膜物,制备了膨胀型水性防火涂料。采用模拟大板燃烧法对其耐火性能进行了研究,并用傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析灼烧后膨胀炭层的成分,用电子显微镜观察炭层的炭孔状况。结果表明:热固性的水性环氧乳液能有效提高膨胀型醋-丙防火涂料的防火隔热性能。当添加量为9 wt％时,灼烧60min后,炭层整体强度达到3.22 N/cm2,膨胀倍率为36倍,木板背火温度仅61℃。红外光谱分析表明炭层与木板连接处还有成膜物存在。另外,炭层电镜照片分析表明添加水性环氧乳液后也有利于改善膨胀炭层的质量。　　在优化配方的研制及不同含量纳米氢氧化镁对纯丙防火涂料性能的影响方面。优化配方选用纯丙乳液、环氧树脂酯作为基料树脂,聚磷酸铵作为成炭催化剂,季戊四醇作为成炭剂,双氰胺、磷酸氢二铵作为发泡剂,通过前期摸索和正交试验,以炭化层厚度、整体强度和泡孔状况作为评价标准,选出了最佳的优化配方,制备了防火隔热性能优良的木板用纯丙防火底漆。再在优化配方中加入不同量的纳米氢氧化镁,研究其对防火隔热性能及炭化层的影响,实验表明纳米氢氧化镁含量达1.7wt%综合性能最佳。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 燃烧基础理论与燃烧过程探讨及阻燃剂的分类

1.3 防火涂料的分类与组成

1.4膨胀型防火涂料的反应过程及阻燃机理

1.5 膨胀型防火涂料的国内外研究进展

1.6 本论文的目的和意义

第二章 “核-壳”结构丙烯酸酯乳液的合成

2.1 前言

2.2 “核-壳”结构的乳液聚合原理

2.3 “核-壳”结构的乳液聚合反应

2.4 乳液的性能测试与表征技术

2.5 结果与讨论

2.6总结

第三章 合成丙烯酸酯乳液防火涂料的制备与性能研究

3.1 成膜物

3.2 实验部分

3.3 几种成膜物的性能比较和选择

3.4 合成丙烯酸酯乳液用量对防火涂料性能的影响

3.5 环氧树脂对防火涂料性能的影响

3.6结论

第四章 纳米氢氧化镁对防火涂料性能的影响

4.1引言

4.2实验部分

4.3实验结果与讨论

4.5优化配方的实验结果

4.4 总结

第五章 结论

参考文献

附录

致谢