纳米反应型丙烯酸—有机硅杂化涂料的研究

论文摘要

采用溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化材料是近年来热门的研究领域。将有机组分引入无机材料中可以提高其韧性、成膜性；反之，将无机组分引入有机材料中则可以提高其刚性、耐热性和耐老化性能。将有机、无机组分进行复合，使两者的性能结合在一起，能实现材料性能的互补。本文首先以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸羟丙酯（HPMA）为单体，采用自由基溶液聚合方法合成了几种不同HPMA质量含量的丙烯酸树脂。使用IR、1H-NMR、DSC、TG和GPC对丙烯酸树脂的化学结构、热性能和相对分子质量进行了表征。采用异氰酸酯基甲基三乙氧基硅烷对丙烯酸树脂改性，综合多种因素，确定反应的最佳条件为，在80℃超声加热反应5h，异氰酸根与羟基反应接近完全。接枝硅氧烷的丙烯酸树脂，为进一步的反应引入活性基团。目前大多数研究采用单一的正硅酸乙酯或者是正钛酸丁酯通过溶胶—凝胶法制备杂化涂料，本文同时采用正硅酸乙酯（单组分）和正硅酸乙酯、正钛酸丁酯（双组分）两种体系通过溶胶—凝胶法制备杂化涂料，针对不同的性能测试进行比较。双组分的杂化涂料可以大幅度的降低表干时间，同时还具有更加良好的基本性能。采用双组分杂化体系制备出性能良好的杂化涂料，在其中加入改性的纳米二氧化钛，研究结果表明，使杂化涂料的耐溶剂性能有了较大程度的提高，通过漆膜耐紫外光老化和对甲醛的光催化降解的测试，金红石型纳米二氧化钛赋予杂化涂料的紫外屏蔽性能，锐钛矿型纳米二氧化钛赋予杂化涂料的光催化性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 有机—无机杂化材料的分类
• 1.2 有机—无机杂化涂料的制备方法
• 1.2.1 溶胶—凝胶法
• 1.2.2 插层聚合法
• 1.2.3 共混法
• 1.3 有机—无机杂化涂料的研究进展
• 1.3.1 防腐涂料
• 1.3.2 抗菌涂料
• 1.3.3 隔热涂料
• 1.3.4 耐磨涂料
• 1.3.5 防老化（屏蔽）涂料
• 1.3.6 防污涂料
• 1.4 课题的提出
• 1.4.1 本实验室的前述工作
• 1.4.2 本研究课题的思路
• 参考文献
• 第二章 丙烯酸树脂的合成及有机硅改性丙烯酸树脂的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料及纯化
• 2.2.2 丙烯酸树脂的合成
• 2.2.3 含异氰酸根丙烯酸共聚物的合成
• 2.2.4 表征方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 制备丙烯酸共聚树脂的总体考虑
• 2.3.2 样品羟基值
• 2.3.3 红外光谱表征
• 2.3.4 核磁共振氢谱表征
• 2.3.5 共聚物的玻璃化转变
• 2.3.6 共聚物热失重
• 2.3.7 相对分子质量的测定
• 2.3.8 异氰酸根甲基三乙氧基硅烷改性丙烯酸树脂影响因素
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 丙烯酸树脂基有机—无机杂化涂料
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 杂化涂料的制备
• 3.2.4 表征方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 溶胶—凝胶反应条件的选定
• 3.3.2 溶胶—凝胶反应的反应过程
• 3.3.3 涂料基本性能
• 3.3.4 红外
• 3.3.5 热失重
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 纳米反应型有机—无机杂化涂料
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料及仪器
• 4.2.2 纳米二氧化钛的合成
• 4.2.3 纳米二氧化钛的改性
• 4.2.4 纳米掺混杂化涂料的制备
• 4.2.5 表征方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 X射线衍射
• 4.3.2 动态激光散射
• 4.3.3 热失重
• 4.3.4 沉降实验
• 4.3.5 透射电子显微镜
• 4.3.6 红外光谱
• 4.3.7 涂料基本性能
• 4.3.8 光催化性能
• 4.4 结论
• 参考文献
• 致谢