水性塑料用羟基丙烯酸酯乳液的合成与性能研究

摘要

水性羟基丙烯酸树脂以其光泽度高，附着力好，耐化学品、耐候性好等的优异性能，其合成研究受到人们的广泛关注。在塑料涂料领域，以其替代传统的溶剂型树脂，也具有重要的环保价值。本论文通过后分散法和乳液聚合法等不同的聚合方法，对聚合组成和合成变量对产物结构和稳定性的影响开展了系统研究，并在此基础上，通过聚合物乳胶粒子的结构优化，合成了水性羟基丙烯酸酯乳液，其作为水性塑料涂料，应用于PVC塑料基材，表现出优异的性能。本论文的主要工作如下:
　　1、在反应温度为80℃下，以溶液聚合的方法，用丙二醇甲醚和异丙醇混合溶剂为介质，用AIBN为引发剂，通过MMA、BA、AA、HPMA等单体在溶液条件下共聚，再采用后分散法经胺中和成盐后在水中分散，得到了水性羟基丙烯酸酯分散体。用红外光谱仪和透射电镜对产物结构进行表征，并对合成条件对分散体的稳定性、粒径和粘度等的影响进行了研究。以后分散法制备的水性羟基丙烯酸酯分散体作为大分子乳化剂，与小分子乳化剂复合使用，可制得平均粒径在150nm以下，粘度较为适宜的水性丙烯酸酯乳液。
　　2、用种子半连续乳液聚合合成羟基丙烯酸酯乳液，以MMA、BA、EHA为主要单体，HPMA、HEMA为功能单体，系统研究了乳胶粒子结构设计、单体组成设计以及乳化剂等功能助剂对乳液合成及膜性能的影响，并以聚合物乳液合成原理为依据，对两步加料的加料比、“软硬”单体配比，羟基功能单体种类和用量，乳化剂种类与用量等进行了优化研究。用红外光谱仪和透射电镜对产物结构进行表征，系统研究了上述合成变量对粒径、凝胶率、贮存稳定性、附着力、硬度等对产物性能的影响。结果表明在两步加料法加料比为5∶5，第一步加料合成的聚合物设计玻璃化温度为70℃，HPMA用量为15％，乳化剂为2％的配方下制备的乳液最优。其粒径稳定在107nm左右，凝胶率低于1％。将其用于水性塑料涂料制备，加入固化剂并涂布后，在塑料基材附着力达到0级，耐湿擦性和耐揉搓性均十分优异，硬度达到3H，适应期可达20h。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．1．1 塑料的表面改性

1．1．2 塑料涂料及其附着理论

1．2 水性塑料涂料

1．2．1 水性塑料涂料的发展概况

1．2．2 具备不同功能的水性塑料涂料

1．2．3 水性涂料的种类及其在塑料上的运用

1．3 论文的研究目的、内容和创新点

第二章 后分散法制备水性丙烯酸树脂分散体及性能研究

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器及试剂

2．2．2 测试方法

2．2．3 后分散法

2．2．4 乳液聚合

2．3 结果与讨论

2．3．1 红外分析光谱图

2．3．2 透射电镜分析

2．3．3 HEMA的量对水性羟基丙烯酸酯分散体性能的影响

2．3．4 AA的量对水溶性树脂分散体性能的影响

2．3．5 水性羟基丙烯酸酯树脂的分子量

2．3．6 固含量对水性羟基丙烯酸酯分散体的影响

2．3．7 两段加料法制备水性羟基丙烯酸酯乳液

2．4 本章小结

第三章 乳液聚合法制备水性羟基丙烯酸酯乳液及性能研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器及试剂

3．2．2 测试方法

3．2．3 常规加料方式

3．2．4 两段加料法

3．3 结果与讨论

3．3．1 乳液粒径的设计研究

3．3．2 单体配比对乳液及成膜固化的影响

3．3．3 羟基功能单体对乳液合成及膜性能的影响

3．3．4 两段加料法合成制备水性羟基丙烯酸酯乳液

3．3．5 水性塑料涂料的配置

3．4 本章小结

第四章 总结

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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