有机硅改性丙烯酸酯水性玻璃涂料的研究

论文摘要

玻璃涂料被广泛应用于玻璃及玻璃制品的装饰与涂装保护中。随着人们环保意识的提高，开发低VOC的水性玻璃涂料受到了极大的关注，但目前的水性丙烯酸酯涂料由于附着力差耐水性不好的原因使其很难用于玻璃表面。又由于能源危机的影响，减少建筑中玻璃能耗成为建筑节能的重要环节，通过在玻璃表面使用玻璃涂料可以减少玻璃能耗节约能源。制备有较好附着力和耐水性并能减少玻璃耗能的涂料成为玻璃涂料研究的热点。本文采用单体预乳化方法结合半连续种子乳液聚合方法，在乳液聚合反应时间为3.5h、聚合温度为80℃、搅拌速度为200240rpm时制备了稳定性最佳的丙烯酸酯乳液，确定了乳液聚合反应条件。以阴离子乳化剂乳B为乳化剂、过硫酸铵（APS）为引发剂，考察了乳化剂用量、引发剂用量、电解质NaHCO3用量对乳液聚合稳定性的影响。后通过改变软单体丙烯酸丁酯（BA）与硬单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）的配比、在硬单体中加入苯乙烯（St）、在丙烯酸酯乳液聚合体系中引入羟基单体丙烯酸羟乙酯（HEA）和有机硅单体A-151，考察软硬单体配比、苯乙烯用量、羟基单体用量、有机硅单体用量与引入方式对乳液聚合稳定性和涂膜性能的影响。最后考察了固化剂303用量、固化成膜时间和温度、纳米粒子的加入量对涂膜性能的影响。结果表明：以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（St）为硬单体，丙烯酸丁酯（BA）为软单体，AA、HEA、A-151、A-171为功能单体制备有机硅改性丙烯酸酯乳液，乳化剂B用量为0.90%，引发剂APS用量为0.45%，电解质NaHCO3用量为0.3%，软硬单体配比为1：2，硬单体中MMA和St比例为1：1，AA用量为0.5%，羟基单体HEA用量为10%，有机硅单体A-151用量为5%并在聚合后期乳化加入反应体系，摩尔比OH：固化剂303为2：1，固化成膜时间为2h，固化成膜温度为120℃，纳米粒子ATO加入量为0.5%时所制备的有机硅改性丙烯酸酯乳液据和稳定性最好，涂膜耐水性好、硬度高、附着力强，并具有吸收紫外线的功能，综合性能最佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 乳液聚合
• 1.2.1 乳液聚合的发展
• 1.2.2 乳液聚合方法
• 1.3 水性涂料
• 1.3.1 水性涂料的优点
• 1.3.2 水性涂料的类型
• 1.3.3 水性涂料的技术
• 1.3.3.1 无皂乳液聚合技术
• 1.3.3.2 核壳乳液聚合技术
• 1.3.3.3 水性涂料交联固化技术
• 1.3.4 水性聚氨酯涂料
• 1.3.5 水性环氧树脂涂料
• 1.3.6 水性丙烯酸酯涂料
• 1.4 有机硅改性丙烯酸酯乳液
• 1.4.1 有机硅改性丙烯酸酯的意义
• 1.4.2 有机硅改性丙烯酸酯的方法
• 1.5 玻璃涂料
• 1.5.1 玻璃涂料研究进展
• 1.5.2 水性玻璃涂料发展趋势
• 1.5.3 研制建筑节能玻璃涂料的意义
• 1.6 本论文的研究目的、研究意义和研究思路
• 1.6.1 本论文的研究目的
• 1.6.2 本论文的研究意义和研究思路
• 1.7 学术特色、关键工艺理论依据
• 1.7.1 学术特色
• 1.7.2 关键工艺理论依据
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料及化学试剂
• 2.2 主要实验设备及仪器
• 2.3 乳液合成
• 2.4 乳液和乳胶膜性能测试
• 2.4.1 乳液和漆膜外观
• 2.4.2 凝胶率的测定
• 2.4.3 固含量的测定
• 2.4.4 乳液共聚转化率的测定
• 2.4.5 单体最终转化率的测定
• 2.4.6 乳液最低成膜温度的测定
• 2.4.7 乳液涂膜吸水率的测定
• 2.4.8 漆膜硬度的测定
• 2.4.9 漆膜交联度的测定
• 2.4.10 漆膜附着力的测定
• 2.4.11 乳液粘度的测定
• 2.4.12 乳液粒度分析
• 2.4.13 差示扫描量热分析测试
• 2.4.14 紫外光吸光度的测定
• 2.4.15 透光率测定
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 乳液聚合反应条件的确定
• 3.1.1 聚合工艺对乳液稳定性的影响
• 3.1.2 反应时间的确定
• 3.1.3 反应温度的确定
• 3.1.4 搅拌速率对乳液聚合反应的影响
• 3.2 乳化剂
• 3.2.1 乳化剂的选择
• 3.2.2 乳化剂用量对聚合物乳液性能的影响
• 3.3 引发剂
• 3.3.1 引发剂的选择
• 3.3.2 引发剂用量对乳液性能的影响
• 3用量对乳液性能的影响'>3.4 电解质 NaHCO₃用量对乳液性能的影响
• 3.5 有机硅改性丙烯酸酯乳液聚合单体的选择
• 3.5.1 硬软单体的选择
• 3.5.2 功能单体的选择
• 3.6 硬软单体配比对乳液及涂膜性能的影响
• 3.7 St 对乳液性能的影响
• 3.7.1 理论固含量对含 St 乳液稳定性的影响
• 3.7.2 St 用量对乳液性能的影响
• 3.8 单体 AA 用量对乳液及涂膜性能的影响
• 3.9 单体 HEA 用量对乳液性能的影响
• 3.10 有机硅单体对乳液性能的影响
• 3.10.1 有机硅单体类型对乳液稳定性的影响
• 3.10.2 有机硅单体 A-151 加入方式对乳液稳定性的影响
• 3.10.3 有机硅单体 A-151 的加入对涂膜玻璃化温度的影响
• 3.10.4 有机硅单体 A-151 加入方式对涂膜性能的影响
• 3.11 有机硅改性丙烯酸酯乳液固化成膜条件的确定
• 3.11.1 固化剂用量及加入方式对涂膜性能的影响
• 3.11.2 固化成膜时间对涂膜硬度的影响
• 3.11.3 固化成膜温度对涂膜性能的影响
• 3.11.4 柠檬酸加入量对涂膜性能的影响
• 3.12 纳米粒子的加入对有机硅改性丙烯酸酯乳液的影响
• 3.12.1 纳米粒子 ATO 引入方式的确定
• 3.12.2 纳米粒子 ATO 加入量对涂膜性能的影响
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 硕士期间发表论文及其他成果