以聚合物乳液为成膜物的特性涂料的制备及其应用研究

论文摘要

涂料是指涂覆于物体的表面,形成具有装饰、保护作用或赋予物体某种特殊功能的材料。以聚合物乳液为成膜物的水性涂料作为水性涂料的一个重要分支,其应用研究越来越受到涂料科研技术人员的重视,以聚合物乳液为成膜物的水性涂料的应用领域也愈加广泛。本论文研究了以聚合物乳液为成膜物的三种涂料的制备及其应用性能,提出了一种用Photoshop软件进行涂层附着力分级和生锈面积检测的方法。论文主要包括以下几方面的工作：1.以双组分环氧乳液涂料为底漆,含氟丙烯酸乳液涂料、硅丙乳液涂料、苯丙乳液涂料为面漆制备了水性裂纹漆。该水性涂料与传统的溶剂型裂纹漆相比具有环保无毒的优点,可应用于墙面、玻璃、家具或艺术品之类的表面的装饰性涂装。论文对裂纹图案产生的机理进行了分析,对裂纹间距和裂纹形状的影响因素进行了研究。试验中通过改变膜厚、面漆类型、颜料含量、涂层表面空气流通速度等因素制备了不同裂纹间距和裂纹形状的裂纹图案。含氟涂料、苯丙涂料和硅丙涂料的面漆可分别制备主要为Y-型交叉、T-型交叉和混合型交叉的裂纹图案。面漆越厚,裂纹间距越大；颜填料的含量越高,即颜基比越大,面漆越不容易开裂。在面漆干燥成膜的过程中,涂膜表面的空气流通速率的增加可使面漆产生裂纹图案的裂纹间距变小。而且,对裂纹漆的实际应用的性质,如附着力、耐水性和耐洗刷性进行了检测,检测结果表明涂料有良好的实际应用性能。2.利用含氟乳液制备了水性耐候外墙涂料,对涂料的配方进行了设计,对涂料综合性能特别是耐候性进行了表征。耐候性主要通过涂料样板的颜色变化、光泽变化、亲疏水性变化的比较来确定。颜色变化、光泽变化、亲疏水性的变化分别用白度仪,光泽度仪和接触角测定仪进行了表征。通过人工氙灯照射老化试验研究了不同钛白粉和不同乳液制备的涂料的耐候性、耐沾污、耐水性的差异,在1000h的人工老化试验中,使用耐候的杜邦R706金红石形钛白粉配制的含氟涂料无脱落、无起泡,变色轻微。在户外暴晒、雨淋、昼夜变化等自然条件下老化1年,含氟涂料样板的涂膜无脱落、无起泡,无变色。涂料样品在北京国家化学建筑材料测试中心按照《GB/T9755-2001合成树脂乳液外墙涂料》进行了人工氙灯老化试验、耐沾污、耐水性、耐洗刷等综合性能检测,涂料性能达到或超过合成树脂乳液外墙涂料优等品标准。3.针对目前硅钢涂料含铬的环保问题,采用纯丙乳液,金属多齿螯合剂等制备了无铬环保的硅钢薄层涂料。采用金属多齿螯合剂作为防锈组分,替代传统的有毒的含铬组分,成膜过程中在硅钢表面络合形成多个螯合环,形成坚固致密的单分子保护膜,能有效地防止O2、水等进入硅钢的表面,抑制硅钢的氧化腐蚀。硅钢片涂层样板在广州国家日用电器质量监督检验中心进行了耐热性和耐制冷剂性能检验,检测结果完全达到了硅钢涂层的要求。4.将图像处理软件引入到涂层性能的检测中,提出了利用Photoshop软件和扫描仪进行涂膜附着力分级和生锈面积测量的方法。基于Photoshop软件的灵活的选择图像的功能和对图像像素的统计功能,采用像素代替相对面积的方法,提出了利用Photoshop软件和扫描仪进行涂膜附着力分级的方法,该方法比目前常用的图像对比的方法更为准确；Photoshop测量的剥落区域的像素占划格区域的像素百分率和ASTM标准中给出的剥离率有良好的相关性,其相关系数为0.997。同样基于Photoshop软件的灵活的选择图像的功能和对图像像素的统计功能,结合Photoshop软件“信息”面板对图像的高与宽的测量功能,通过公式对生锈面积进行计算。对规则的生锈区域,将Photoshop软件测量得到的面积和用游标卡尺测量的计算得到的面积进行了对比,相对误差在3.0%以下,证明了Photoshop软件测量结果的准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 水性涂料
• 1.1.1 水性涂料的发展与应用
• 1.1.2 涂料的成膜机理
• 1.1.3 水性涂料的研究热点
• 1.1.4 水性含氟涂料
• 1.1.5 水性艺术涂料
• 1.1.6 水性卷材涂料
• 1.2 现代涂料的表征技术
• 1.2.1 电化学阻抗谱（electrochemical impedance spectra,EIS）
• 1.2.2 光学数码显微镜
• 1.2.3 扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）
• 1.2.4 透射电镜（Transmission electron microscope,TEM）
• 1.2.5 原子力显微镜（Atomic force microscopy,AFM）
• 1.2.6 激光散射粒度分析仪
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 水性裂纹装饰涂料及其裂纹图案
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 材料、样品与试剂
• 2.2.2 仪器与设备
• 2.2.3 裂纹涂料的制备
• 2.2.4 裂纹涂料的涂装方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 裂纹形成机理
• 2.3.2 涂层厚度对裂纹图案的裂纹间距的影响
• 2.3.3 不同面漆对裂纹图案类型的影响
• 2.3.4 干燥温度对裂纹间距的影响
• 2.3.5 颜料含量对裂纹图案的影响
• 2.3.6 通风对裂纹间距的影响
• 2.3.7 面漆缺陷对裂纹图案的影响
• 2.4 涂膜的性能
• 本章小结
• 参考文献
• 第三章 水性含氟外墙涂料的制备及耐候性研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 材料
• 3.2.2 仪器设备
• 3.2.3 涂料的制备工艺
• 3.2.4 涂料样板的人工加速老化试验
• 3.2.5 涂层老化后白度、光泽和静态接触角的测量
• 3.3 原材料的选择
• 3.3.1 腻子的使用与选择
• 3.3.2 封闭底漆的使用
• 3.3.3 助剂的影响及选择
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 膨润土对涂料的防沉降性能的影响
• 3.4.2 颜料对耐候性的影响
• 3.4.3 涂料样板白度随老化时间的变化
• 3.4.4 涂料样板润湿性随老化时间的变化
• 3.4.5 涂料样板光泽随老化时间的变化
• 3.4.6 涂料中氟乳液含量对接触角和耐沾污性的影响
• 3.5 涂装工艺及户外样板试验
• 3.6 户外老化性能检测和涂料综合性能检测
• 本章小结
• 参考文献
• 第四章 无铬水性硅钢片薄层涂料及其防腐性研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 设备仪器
• 4.2.3 涂料防沉降剂膨润土浆的制备
• 4.2.4 硅钢涂料的制备
• 4.2.5 硅钢片涂装前的表面处理
• 4.2.6 涂料的涂装方法
• 4.2.7 涂层性质的检测方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 涂膜外观及涂料的性能和鞍钢TM4涂料性能比较
• 4.3.2 水性无铬涂层防腐机理
• 4.3.3 涂料的的防闪锈性能和涂层的防腐蚀性能
• 4.3.4 涂层750℃高温退火后的性能
• 4.3.5 涂层的耐R134a性能
• 本章小结
• 参考文献
• 第五章 PHOTOSHOP软件用于涂层附着力和生锈面积的表征
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验所需材料
• 5.2.2 涂料样板的制备
• 5.2.3 图像的获取
• 5.2.4 用Photoshop软件进行涂层颜色变化的测量
• 5.2.5 用Photoshop软件进行附着力测试的方法
• 5.2.6 用Photoshop软件进行生锈面积测试的方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 Photoshop对颜色变化的测量
• 5.3.2 Photoshop在涂膜附着力检测中的应用
• 5.3.3 Photoshop测量涂料样板生锈面积
• 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论
• 6.1 研究结论
• 6.2 后续工作
• 附录
• 附录1 彩色裂纹漆照片
• 附录2 水性含氟外墙涂料检测报告
• 附录3 无铬水性硅钢片涂料检测报告
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果
• 1.作者简介
• 2.在学期间所取得的科研成果
• 后记和致谢