高无机/有机比复合乳液性能研究

论文摘要

本文采用原位乳液聚合方法合成了高二氧化硅含量,高无机/有机比聚丙烯酸酯/硅溶胶有机/无机复合乳液,研究了无机/有机比对复合乳液稳定性、复合乳液涂膜硬度、复合乳液涂膜耐水性等的影响。通过傅立叶红外光谱分析（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）、动态激光散射粒度分析仪（DLS）、差示扫描量热分析（DSC）、热失重（TGA）等手段对复合粒子的微观结构进行了表征,并且在乳胶漆的应用上做了初步探索。主要工作如下:1.研究了一系列无机/有机比对复合乳液及其涂膜性能的影响,发现乳液的储存稳定性随着体系的无机/有机比的增大而减小,而钙离子稳定性相反。涂膜的硬度、耐热性随无机/有机比的增大而增大,在一定范围内引入二氧化硅可以提高体系的耐水性。从综合因素考虑,体系的无机/有机比不应超过0.9002.经过透射电镜、傅立叶红外光谱等测试手段,分析得到复合乳液的乳胶粒子包含有二种核-壳包裹结构,其中含量较多的结构为:以SiO2粒子为壳,聚丙烯酸酯乳胶颗粒为核的核壳结构。核壳结构间存在化学键。复合乳液中除了核壳结构外,还有部分游离的二氧化硅粒子。通过动态激光散射粒度分析仪测试,可知乳液聚合得到的复合乳胶粒子尺寸在84～86nm之间,且粒径分布较窄。3.差示扫描量热分析显示,杂化复合乳液的可以降低玻璃化温度的,扩大了复合乳液的使用温度范围4.将制得的复合乳液应用于乳胶漆,涂料的性能测试显示,复合乳液乳胶漆在耐沾污性等方面较有优势,其潜在研究价值,有待对乳液性能和涂料配方的进一步研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 有机/无机复合高分子乳液的分类
• 1.3 有机/无机复合乳液合成机理
• 1.4 常见的有机/无机复合乳液
• 1.4.1 聚丙烯酸酯与纳米无机材料聚合的复合乳液
• 1.4.2 含环氧官能基聚丙烯酸酯与纳米无机材料聚合的复合乳液
• 1.4.3 聚醋酸乙烯酯与纳米无机材料聚合的复合乳液
• 1.5 复合乳液的制备方式
• 1.5.1 溶胶-凝胶法（sol-gel法）
• 1.5.2 原位乳液聚合法
• 1.5.3 共混法
• 1.5.4 插层法
• 1.5.5 对聚合过程的改进
• 1.5.6 对无机粒子的表面改性
• 1.5.7 对不同无机纳米粒子形态对聚合效果影响的研究
• 1.6 对复合乳液的微观结构与机理分析的研究
• 2含量复合乳液'>1.7 制备高SiO₂含量复合乳液
• 1.8 无机组份的选择
• 1.9 本课题研究内容
• 1.9.1 论文选题的立论、目的和意义
• 1.9.2 本课题的主要研究内容
• 第二章 无机/有机比对复合乳液涂膜硬度的影响
• 2.1 原材料与实验程序
• 2.1.1 主要原材料规格及来源
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 复合乳液配方
• 2.1.4 乳液聚合程序
• 2.1.5 涂膜的制备
• 2.2 乳液及乳涂膜性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 无机/有机比对复合乳液稳定性的影响
• 2.3.2 无机/有机比对复合乳液涂膜硬度的影响
• 2.3.3 无机/有机比对复合乳液涂膜耐水性的影响
• 2.3.4 无机/有机比对复合乳液涂膜耐热性的影响
• 第三章 复合乳液的微观结构分析
• 3.1 傅立叶红外光谱分析（FTIR）
• 3.2 透射电子显微镜（TEM）
• 3.3 粒径分布
• 3.4 差示扫描量热分析（DSC）
• 3.5 样品的包覆率的计算
• 3.6 Zeta电位
• 第四章 硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的应用
• 4.1 引言
• 4.2 原材料
• 4.3 复合乳液涂料配方
• 4.4 合成工艺
• 4.5 硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳胶漆的性能测试
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书