含氟丙烯酸乳液的合成及涂料的研究

论文摘要

由于海洋污损对海洋产业造成巨大经济损失,并且传统海洋防污涂料对海洋生态环境造成严重污染,近年来国内外对无毒海洋防污涂料的研发日益增多并开始应用,但水性海洋防污涂料还处于实验室阶段,主要是疏水性和耐水性问题,所以低表面能和低吸水率水性海洋防污涂料是其中重要研究课题。本研究采用有机氟单体和环氧树脂共同对丙烯酸酯类单体进行了改性合成,制得了有机氟改性环氧丙烯酸乳液,使其具有低表面能、低吸水率性质。讨论了各物质用量对乳液性能的影响,结果表明：溶剂的质量分数为50%,软硬单体比为1：1,丙烯酸含量2%,核壳质量比2：3,氟含量为8%,环氧树脂含量为9%,核玻璃化温度为-10℃时制备的乳液性能最好,乳液涂膜具有低表面能、低吸水率的特性。同时本研究还对单体预乳化条件进行了探讨,最终得出了最佳的预乳化条件是：乳化剂用量为3%,乳化时间为60min,滴加时间为30min,乳化温度为45℃。采用该乳液作为成膜物质制备海洋防污涂料,研究了纳米二氧化硅加入量,乳液加入量,颜填料加入量和溶剂用量对涂膜性能的影响。对涂料涂膜的附着力、抗冲击力、吸水率、接触角、硬度等各项性能进行了检测,确定了涂料的最佳配方。研究结果表明：当氟改性环氧丙烯酸乳液用量为43.5%、铁红为5.2%、钛白粉为2.0%、滑石粉为2.0%、碳酸钙为2.0%、高岭土为2.0%、纳米SiO2为7.2%、溶剂为36.1%时,涂料性能达到最佳：涂膜表面与水的接触角为114°,附着力等级为2级,涂膜吸水率为2.41%,抗冲击强度大于50 kg·cm,铅笔硬度为3H,涂膜表面无龟裂。涂料中纳米颜填料和其他微米级颜填料一起构成了微米-纳米结构,使得涂膜具有理想的疏水表面,同时涂料中各种颜填料和氟改性环氧丙烯酸乳液一起构成了理想的耐水性表面,从而降低了吸水率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 海洋生物污损
• 1.2 海洋防污涂料
• 1.2.1 海洋防污涂料的应用范围
• 1.2.2 海洋防污涂料的分类
• 1.3 水性海洋防污涂料的研究
• 1.3.1 水性涂料的分类和组成
• 1.3.2 氟改性环氧丙烯酸酯乳液
• 1.3.3 水性海洋防污涂料
• 1.4 本研究目的及意义
• 第二章 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 成膜物
• 2.1.2 颜填料
• 2.1.3 助剂
• 2.2 试验仪器及检测设备
• 2.2.1 仪器、设备及工艺流程
• 2.2.2 试验工艺流程
• 2.3 有机氟改性环氧丙烯酸乳液的合成
• 2.3.1 有机氟改性环氧丙烯酸乳液的合成机理
• 2.3.2 有机氟改性环氧丙烯酸乳液的配方设计
• 2.4 防污涂料的制备
• 2.4.1 涂料配方设计
• 2.4.2 涂料的制备工艺
• 2.5 涂膜制备工艺
• 2.6 树脂性能表征
• 2.7 漆膜及涂膜的性能检测
• 2.7.1 漆膜及涂膜的接触角测定
• 2.7.2 漆膜及涂膜的常规性能检测
• 2.7.3 涂膜表面形貌的检测
• 本章小结
• 第三章 结果与分析
• 3.1 氟改性环氧丙烯酸乳液的IR分析
• 3.2 乳液性能影响因素的探讨
• 3.2.1 溶剂对乳液性能的影响
• 3.2.2 乳化条件对乳液的影响
• 3.2.3 有机氟单体的种类对乳液性能的影响
• 3.2.4 丙烯酸酯类的用量对乳液性能的影响
• 3.2.5 氟单体的用量对乳液性能的影响
• 3.2.6 环氧树脂的用量对乳液性能的影响
• 3.3 涂料制备影响因素的探讨
• 3.3.1 颜填料对涂料性能的影响
• 3.3.2 涂料配方对涂料性能的影响
• 3.3.3 涂料吸水率的分析
• 3.3.4 最优条件制备涂料
• 本章小结
• 第四章 讨论
• 4.1 疏水模型及机理
• 4.2 耐水性能的讨论
• 4.2.1 乳液成膜后耐水性的讨论
• 4.2.2 涂料成膜后耐水性的模型和机理
• 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢