高性能含氟乳液的合成及水性含氟涂料耐沾污性建模

论文摘要

本文研究了含氟乳化剂在PTFE微粉预乳化和制备PTFE-聚丙烯酸酯核壳乳液时的影响及作用机理;无皂PTFE-聚丙烯酸酯核壳乳液的合成工艺和性能;通过无皂种子乳液聚合技术合成了一种环境友好型的无皂含氟核壳聚丙烯酸酯乳液;首次通过无皂种子乳液聚合技术合成了两种环境友好型结构可控的具有交联网络结构的无皂含氟和含硅的核壳聚丙烯酸酯乳胶粒子,这两种乳液不仅能够避免游离乳化剂对乳液性能的影响,节省能源和资源,对环境无污染,具有绿色环保概念。由于交联结构能够使氟原子固定在乳胶粒子的壳部分,使乳液能充分发挥氟的耐候性及耐沾污性;利用有限元法研究了聚合物涂层与底材的结合强度;制备了水性含氟涂料,并研究了水性涂料的颜料体积浓度（PVC）和含氟量等对涂层耐沾污性的影响;并针对水性含氟涂料耐污性能初步建立了一个与漆膜玻璃化温度、表面张力和吸水率有关的耐沾污性的数学模型,为含氟涂料的理论研究提供了理论依据,为进一步预测涂料耐候性提供了有效的子模式。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 含氟聚合物
• 1.2 含氟聚合物乳液
• 1.2.1 含氟聚合物乳液的合成方法及研究进展
• 1.2.1.1 常规乳液聚合（Conventional emulsion polymerization）
• 1.2.1.2 细乳液聚合（Miniemulsion polymerization）
• 1.2.1.3 微乳液聚合（Microemulsion polymerization）
• 1.2.1.4 无皂乳液聚合（Emulsifier-free emulsion polymerization）
• 1.2.1.5 乳液接枝聚合（Emulsion grafting polymerization）
• 1.2.1.6 核壳乳液聚合（Core-shell emulsion polymerization）
• 1.2.2 含氟聚合物乳液的特点
• 1.2.3 含氟聚合物乳液的应用
• 1.3 水性含氟涂料
• 1.3.1 水性含氟涂料的研究进展
• 1.3.2 水性含氟涂料的优异性质
• 1.3.3 水性含氟涂料的应用
• 1.3.3.1 水性含氟建筑涂料
• 1.3.3.2 水性含氟不粘涂料
• 1.3.3.3 水性含氟防污自洁涂料
• 1.3.3.4 水性含氟防火阻燃涂料
• 1.3.3.5 水性含氟耐磨润滑涂料
• 1.3.3.6 水性含氟塑料涂料
• 1.3.3.7 水性含氟电子涂料
• 1.3.3.8 其他功能性水性含氟涂料
• 1.4 课题来源
• 1.5 本论文研究的主要内容、意义及创新
• 参考文献
• 第二章 PTFE-聚丙烯酸酯核壳乳液的合成及其性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 原料和试剂
• 2.3 合成与表征
• 2.3.1 合成
• 2.3.2 表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 氟碳乳化剂在水溶液和乳液中的作用
• 2.4.2 PTFE 微粉与氟碳乳化剂优化比例的选择
• 2.4.3 氟碳乳化剂对乳液中乳胶粒子粒径及其分布的影响
• 2.4.4 反应温度的影响
• 2.4.5 红外光谱分析
• 2.4.6 微观结构分析
• 2.4.7 氟碳乳化剂在乳液聚合中的作用机理
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 无皂PTFE-聚丙烯酸酯核壳乳液的合成及其性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 原料和试剂
• 3.3 合成与表征
• 3.3.1 合成
• 3.3.2 表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 反应温度的影响
• 3.4.2 单体转化率、粒径及其分布系数的动力学研究
• 3.4.3 引发剂浓度的影响
• 3.4.4 MAA 用量的影响
• 3.4.5 化学结构分析
• 3.4.6 微观结构分析
• 3.4.7 PTFE-聚丙烯酸酯核壳乳胶膜的亲疏水性
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 无皂含氟聚丙烯酸酯核壳乳液的合成及性能表征
• 4.1 前言
• 4.2 原料和试剂
• 4.3 合成与表征
• 4.3.1 合成
• 4.3.1.1 无皂含氟核壳聚丙烯酸酯乳液的合成
• 4.3.1.2 无皂交联聚丙烯酸酯种子乳胶粒子的合成
• 4.3.1.3 无皂含氟核壳交联聚丙烯酸酯乳液的合成
• 4.3.1.4 无皂含氟含硅核壳交联聚丙烯酸酯乳液的合成
• 4.3.2 表征
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 未交联的无皂含氟核壳聚丙烯酸酯乳液的表征
• 4.4.1.1 乳胶粒的形貌、粒径及微观结构分析
• 4.4.1.2 乳胶膜的红外光谱分析
• 4.4.1.3 乳胶膜的表面组成及表面性能分析
• 4.4.1.4 热稳定性分析
• 4.4.2 无皂含氟核壳交联聚丙烯酸酯乳液的表征
• 4.4.2.1 反应性乳化剂（NaSS）对种子乳胶粒的影响
• 4.4.2.2 氟在乳胶粒壳上的固定化
• 4.4.2.3 无皂含氟核壳交联聚丙烯酸酯乳胶粒子的形貌和粒径
• 4.4.2.4 交联剂用量对乳液性能的影响
• 4.4.2.5 红外光谱分析
• 4.4.2.6 乳胶膜的表面性能分析
• 4.4.3 无皂含氟含硅核壳交联聚丙烯酸酯乳液的表征
• 4.4.3.1 无皂含氟含硅核壳交联聚丙烯酸酯乳胶粒子的形貌和粒径
• 4.4.3.2 含氟含硅聚丙烯酸酯乳胶粒的红外光谱分析
• 4.4.3.3 含氟含硅聚丙烯酸酯乳胶膜的表面分析
• 4.4.3.4 含氟含硅聚丙烯酸酯乳胶粒的热稳定性分析
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 聚合物涂层与底材界面结合强度的有限元模拟
• 5.1 前言
• 5.2 有限元分析的模型
• 5.2.1 涂层剪切结合强度试验的有限元分析模型
• 5.2.2 体系的参数及边界条件
• 5.2.3 材料性能
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 改进试验模型的评价
• 5.3.2 模型中基体台阶深度对涂层与基体交界面应力分布的影响
• 5.3.3 涂层尺寸对涂层与基体交界面应力的影响
• 5.3.4 不同体系的交界面应力分布模拟
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 水性含氟涂料的制备及其耐沾污性能的研究
• 6.1 前言
• 6.2 主要原材料及仪器
• 6.3 水性含氟涂料的制备与性能表征
• 6.3.1 水性含氟涂料的制备
• 6.3.2 水性含氟涂料的性能表征
• 6.4 结果与讨论
• 6.4.1 耐沾污性测试方法的选择
• 6.4.2 颜料体积浓度（PVC）对水性涂料耐沾污性能的影响
• 6.4.3 含氟量对水性含氟涂料耐沾污性能的影响
• 6.4.4 水性含氟涂料耐沾污性数学模型的初步建立
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 第七章 结论
• 致谢
• 攻博期间发表的论文及其它成果
• 摘要
• Abstract