【摘要】：近年來,水性涂料由于擁有綠色、節(jié)能、健康和安全等特點,使得其得到了非常良好的發(fā)展。而丙稀酸樹脂的固化涂膜由于其具有高光澤、高硬度和優(yōu)良的保光保色性及柔韌性,在涂料領(lǐng)域占有重要地位。但水性丙烯酸樹脂涂料及其固化涂膜在實際應(yīng)用過程中存在粘度大、固體含量低和疏水性差等一系列問題,限制了其自身發(fā)展。本論文利用了自由基溶液聚合法,成功聚合了一種采用有機硅氧烷固化的新型雙組份水性丙烯酸樹脂,其擁有低粘度、高固含、防閃銹和涂膜高疏水性等特性,具體工作如下:(1)以丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)分別為軟硬單體、丙烯酸異辛脂(2-EHA)為增塑性單體,丙烯酸(AA)、順丁烯二酸酐(MAH)和甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)等為功能性單體,采用半連續(xù)自由基溶液聚合工藝,合成了水性丙烯酸樹脂。研究了軟硬單體比例、引發(fā)劑種類、聚合溫度以及中和度等因素對水性樹脂性能的影響。結(jié)果顯示,BA:MMA為1.5:1,丙烯酸單體占比為6wt%(占單體總量比例,下同),偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑,其用量為2 wt%,反應(yīng)溫度在第一階段為82～85℃,第二階段為85～90℃C,中和度為100%,所制得的水性丙烯酸樹脂黏度53 s(涂4杯),固體含量50%,各項性能優(yōu)良。(2)以甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)作改性物,利用自由基共聚改性法,對(1)樹脂進行了改性研究。探索了不同GMA用量對水性樹脂性能的影響,通過傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(ATR-FTIR),固態(tài)核磁共振硅譜(29Si NMR)等分析儀器對水性樹脂及固化涂膜進行了結(jié)構(gòu)表征,研究了雙組份水性樹脂在固化過程中的固化方式與機理。此外,通過利用差式掃描量熱儀(DSC)和熱失重分析儀(TGA)等熱性能分析儀器,對水性樹脂和涂膜進行了固化溫度的測定及熱性能的分析,發(fā)現(xiàn)GMA不僅可以有效降低涂膜固化溫度,并且可以提高涂膜耐熱性能。同時,通過利用涂膜拉伸性能測試儀器和光學(xué)接觸角測量儀,發(fā)現(xiàn)GMA有效提高了涂膜的機械性能并改變了固化涂膜的表面性能。最終確定GMA用量在10 wt%～15 wt%之間。(3)選取改性樹脂為主要成膜物質(zhì),云母粉和硫酸鋇等物質(zhì)作為體質(zhì)顏料,選取水作為溶劑,磷酸三丁酯作為消泡劑等,研制了一種雙組份高光透明清面漆并測試、分析了其各方面性能。該高光透明清面漆具有突出的理化性能,涂膜附著力為0級、鉛筆硬度達3 H、柔韌性為0.5 mm、光澤度為98%,擁有優(yōu)良的綜合性能。
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ637
【圖文】：

圖１－１乳液粒子固化示意［９］逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｆｉｌｍ邋ｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｅｍｕｌｓｉｏｎ１９１逡逑

第二階段反應(yīng)溫度設(shè)定為８５±２°Ｃ。以四口燒瓶為反應(yīng)容器，恒壓滴液逡逑漏斗為混合物料添加裝置，球形冷凝管為回流冷凝裝置，攪拌方式選擇機械攪逡逑拌。本合成實驗的主要反應(yīng)裝置如圖２．１所示。逡逑~|Ｓ逡逑＾邋Ｖ邋＝－＂１邐ｙ恒壓痛斗逡逑｜逡逑［１邋－＾４逡逑圖２．１樹脂聚合裝置示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ邋ｓｃｈｅｍｅ邋ｏｆ邋ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ逡逑２．２實驗方法逡逑２．２．１反應(yīng)原理逡逑運用自由基溶液聚合工藝制備水性樹脂，其制備原理如下：在引發(fā)劑引發(fā)逡逑反應(yīng)原料中的不飽和雙鍵進行高聚物的合成反應(yīng)。與此同時，能夠有效將親水逡逑性極性官能團（－ＣＯＯＨ、－ＯＨ、－ＮＨ２、－ＣＯＯＲ等）引入到高聚物鏈中。然后利逡逑用中和成鹽法，調(diào)節(jié)樹脂體系成鹽，將水在高速的機械攪拌下緩慢均勻的加入逡逑體系中，制得的產(chǎn)品樹脂即為我們所需的水性樹脂。反應(yīng)合成中的具體過程可逡逑表示如下：逡逑１６逡逑

的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Ｔｇ），能夠有效增強樹脂的固化涂層硬度、抗紫外線老化、逡逑保光保色以及耐水等性能。其用量的大小將會不同程度的影響最終涂膜在一些逡逑方面的性能表現(xiàn)。圖３．１體現(xiàn)了混合反應(yīng)原料中ＭＭＡ含量不同對體系轉(zhuǎn)化率的逡逑影響。逡逑１００邋１逡逑９０－邐？逡逑８０－逡逑Ｉ邋．Ｘ逡逑｜邐７０－逡逑批逡逑６０－逡逑５０－逡逑４０邐＇邋｜邋？邋｜邋＇邋Ｉ邋１邋Ｉ邋■邋Ｉ邋＇邋Ｉ邋１邋Ｉ￣逡逑０邐５邐１０邐１５邐２０邐２５邐３０邐３５逡逑１＼１１＾戍用量／T6％逡逑圖３．１邋ＭＭＡ含量對體系轉(zhuǎn)化率的影響逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋ＭＭＡ邋ａｍｏｕｎｔ邋ｏｎ邋ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋ｒａｔｅ邋ｏｆ邋ｍｏｎｏｍｅｒ逡逑由圖３．１得出，伴隨ＭＭＡ占比的提升，體系轉(zhuǎn)化率亦會持續(xù)增大，但是當(dāng)逡逑ＭＭＡ占比到達一定的數(shù)值后（２５邋ｗｔ％），單體的轉(zhuǎn)化率增大到趨于平衡。但也逡逑并非越多的ＭＭＡ對單體轉(zhuǎn)化率的提高越好，當(dāng)ＭＭＡ占比達到２５邋ｗｔ％以后，逡逑單體的轉(zhuǎn)化率有逐漸變小的趨勢，這可能是由于體系發(fā)生少量凝膠引起的。與逡逑此同時

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本文編號：2766680