硅溶胶与苯丙乳液偶联复合涂料研究

论文摘要

国外发达国家的建筑外墙大多采用外墙涂料装饰和保护,而我国建筑外墙的保护和装饰主要采用瓷砖。形成这种状况的一个十分重要的因素是我国建筑外墙涂料存在耐候性差、抗沾污性低、使用寿命短等问题。因此研发一种能克服以上缺陷的新型建筑外墙涂料具有广阔的应用前景。本论文从有机无机复合的设计思路入手,采用偶联剂改性的方法制备了一种无机硅溶胶偶联有机苯丙复合改性乳液,并将其用于外墙涂料中,研发了一种具有高耐侯高耐沾污性的外墙涂料配方。论文系统地研究了:硅溶胶、苯丙乳液、偶联剂、体系PH值等因素对复合乳液性能、粒子分布、键合状态等的影响;同时将此乳液应用于外墙涂料中,研究了乳液含量、助剂体系等对其性能的影响,确定了最优的外墙涂料配方,并与其它外墙涂料进行了对比。试验结果表明:1、当硅溶胶与苯丙乳液的比例为3:7时,体系PH值为9-10时复合乳液具有较好的综合性能;用偶联剂改性后的硅溶胶无机粒子能较好的分散于乳液体系中,并且粒径较小;偶联剂可以分别与硅溶胶和苯丙乳液发生偶联键合反应生成新键,当加入量约为0.125%时,检测到有少量新键产生,当偶联剂添加量为0.25%时,复合乳液体系的键合基本完成,偶联剂的添加量继续加大时,对复合乳液体系新键的生成影响作用不大;构建了硅溶胶改性苯丙复合乳液的无规则网络结构模型。2、乳液含量、助剂体系对外墙涂料的性能尤其是老化性和抗沾污性能具有显著影响,当乳液添加量为32%配合优化的助剂体系时,涂料具有较好的抗老化和抗沾污性能,其老化年限按5%失色率推算可以达到22.6年,抗沾污性可以达到95.8%,比纯苯丙乳液配制的涂料分别提高约45%和10%;复合涂料与市售涂料对比发现复合涂料的性能均优于普通涂料,且价格较低;最后按照建筑涂料测试国家标准对复合涂料进行了检测。结果表明:涂料耐水性、抗老化性、耐沾污性、耐洗刷性等性能均超过相应国家标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文提出的背景
• 1.2 建筑涂料的现状及发展趋势
• 1.2.1 建筑涂料的现状
• 1.2.2 建筑涂料的发展趋势
• 1.2.3 我国建筑外墙涂料推广应用中存在的主要问题
• 1.3 外墙乳胶涂料用丙烯酸乳液的研究应用
• 1.3.1 丙烯酸酯外墙乳胶涂料用乳液的应用现状
• 1.3.2 提高丙烯酸酯乳液性能的方法
• 1.4 论文研究的可行性分析
• 1.4.1 硅溶胶改性丙烯酸类树脂的研究现状
• 1.4.2 有机无机复合乳液的作用机理
• 1.4.3 偶联剂改性作用机理
• 1.4.4 硅溶胶改性苯丙乳液的作用机理
• 1.4.5 偶联复合对性能提高的理论预期效果
• 1.5 论文研究的目的、意义及内容
• 1.5.1 论文研究的目的和意义
• 1.5.2 论文的主要研究内容
• 第二章 硅溶胶偶联苯丙复合乳液的制备与研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验用原料
• 2.3 实验用主要设备
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 复合乳液制备方法
• 2.4.2 复合乳液体系配比正交试验设计
• 2.4.3 复合乳液的透射电镜观察
• 2.4.4 复合乳液复合过程的红外光谱分析
• 2.5 性能测试及表征
• 2.5.1 乳液测试方法
• 2.5.2 涂膜性能测试
• 2.6 分析与讨论
• 2.6.1 硅溶胶偶联复合乳液基础配比正交试验分析
• 2.6.2 偶联剂添加量的对乳液性能的影响
• 2.6.3 PH 值的影响
• 2.6.4 乳液粒子结构的透射电镜表征
• 2.6.5 复合乳液的复合过程的红外光谱分析
• 2.6.6 硅溶胶偶联苯丙结构模型的建立
• 2.7 本章 小结
• 第三章 复合乳液在涂料中的应用研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验原材料
• 3.3 实验设备
• 3.4 试验方法
• 3.4.1 涂料配制的工艺方法
• 3.4.2 涂料配方设计试验
• 3.5 性能测试与表征
• 3.5.1 涂料性能测试
• 3.5.2 涂层性能测试
• 3.6 分析与讨论
• 3.6.1 正交试验结果方差分析
• 3.6.2 配方优化验证试验分析
• 3.6.3 分散剂对体系的影响作用
• 3.6.4 成膜助剂对体系的影响作用
• 3.6.5 消泡剂对体系的影响作用
• 3.6.6 复合乳液组分对涂料沾污性能的影响
• 3.6.7 复合乳液组分对涂料老化性能的影响
• 3.6.8 复合乳液对涂层附着力的影响
• 3.6.9 复合乳液涂料与市售苯丙外墙涂料对比试验
• 3.7 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢