纤维素醚稳定的聚丙烯酸酯类乳液合成及其性能与应用研究

论文摘要

水性建筑乳液涂料具有环保、性能优良的特点，但配方中近一半是水，同时为保证涂料的存储和使用性能必须加入大量的其他助剂(如：增稠剂、消泡剂、成膜助剂、分散剂、防霉剂等)，不仅增加了成本，也造成了资源的浪费。如果能将建筑涂料制成干粉形式，采用纸袋包装，制成所谓“干粉涂料”，这种涂料是由可再分散乳胶粉与必要的其他组份如填料、颜料、成膜助剂等组成。在使用时加水调和“干粉涂料”又变成通用的乳液建筑涂料。这样，不仅可以降低包装运输费用、减少助剂使用量，而且延长存储周期、给施工带来方便。制造干粉涂料的关键技术是将水性涂料中的成膜物质乳液干燥成粉末状成膜物质可再分散乳胶粉。 为了制造干粉建筑涂料，必须加强可再分散乳胶粉专用乳液的合成方法和干燥这种乳液为粉末的工艺研究。本论文通过可再分散乳胶粉分散原理再分析，探究了其专用乳液的结构特点，围绕聚丙烯酸酯类乳液聚合及其乳液喷雾干燥，进行了下面几方面的研究： 一、种子乳液聚合过程中，在引发剂作用下单体接枝到水溶性纤维素醚—羟乙基纤维素(HEC)上形成的接枝共聚物聚集形成初始乳胶粒，然后直接滴加单体，通过半连续种子乳液聚合方法制备了HEC稳定的聚丙烯酸酯类乳液，乳液分离后不溶物的红外光谱和乳液乳胶粒透射电镜(TEM)证实了接枝共聚物的这种结构。这种工艺具有高分子乳化剂合成和乳液聚合一步连续完成，工艺简单、操作容易控制的特点，为水溶性高分子用于乳液聚合开拓了一条新思路。 二、系统研究了温度、种子聚合时间、HEC用量、引发剂用量和混合单体比例对乳液聚合和接枝反应的影响，并采用粒度分析仪和重量法对乳液聚合过程中乳胶粒子的成长过程和乳液聚合的动力学特征进行考察。结果表明：种子乳液聚合阶段，HEC的降解与接枝使乳胶粒粒径随种子聚合时间延长而减小，种子聚合时间90min为宜(单体转化率80.4％，90min粒径稳定为119.6nm)；乳胶粒长大阶段，由于空间位阻效应，单体的聚合速率随乳胶粒粒径增大而减小，体系中存在二次成核现象，二次成核几率随HEC用量增加而增大；整个长大过程乳胶粒瞬时转化率不高；聚合结束后，适当延长保温时间单体转化率可达到95.88％。这些研究优化了乳液聚合工艺。 三、HEC稳定的聚丙烯酸酯类乳液乳胶粒表面有一层牢固锚定、较厚的保护层，其非离子性使乳液具有优良的电解质稳定性、冻融稳定性和稀释稳定性；乳胶膜力学性能比常规乳液胶膜力学性能有很大提高；流变性研究表明：这类乳

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 乳液聚合物在建筑领域的应用
• 1.2.1 聚合物乳液
• 1.2.2 可再分散聚合物乳胶粉
• 1.3 乳液聚合技术的研究进展
• 1.3.1 乳液聚合技术发展历程及其特点
• 1.3.2 乳液聚合研究进展
• 1.3.3 聚丙烯酸酯类乳液聚合研究进展
• 1.4 高分子乳化剂在乳液聚合中的应用
• 1.4.1 高分子表面活性剂的类型
• 1.4.2 高分子表面活性剂的制备方法
• 1.4.3 高分子乳化剂在乳液聚合中的应用
• 1.4.4 HEC制备高分子乳化剂的基础
• 1.5 本论文的研究背景、研究内容和研究意义
• 1.5.1 本论文的研究背景和研究意义
• 1.5.2 本论文的研究内容
• 1.5.3 本论文的创新之处
• 参考文献
• 第二章 纤维素醚稳定的PVAC／BA乳液合成
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料及仪器
• 2.2.2 乳液样品的分离
• 2.2.3 计算方法
• 2.2.4 接枝共聚物红外光谱分析
• 2.2.5 乳液乳胶粒粒度分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 红外光谱分析
• 2.3.2 反应温度对乳液聚合的影响
• 2.3.3 HEC用量对乳液聚合的影响
• 2.3.4 单体比例（VAc／BA）对乳液聚合的影响
• 2.3.5 引发剂用量对乳液聚合的影响
• 2.3.6 种子聚合时间对乳液聚合的影响
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 HEC稳定的PVAC／BA乳液聚合过程研究
• 3.1 前言
• 3.2 PVAc／BA乳液聚合中粒子成长过程研究
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 HEC稳定的PVAc／BA乳液聚合动力学特性探讨
• 3.3.1 实验部分
• 3.3.2 PVAc／BA乳液聚合动力学特征分析
• 3.3.3 乳液聚合机理的探讨
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 聚VAC／BA乳液乳胶粒形态和乳液性能研究
• 4.1 前言
• 4.1.1 聚合物乳液空间稳定机理
• 4.1.2 乳液流变性
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验原材料
• 4.2.2 主要实验仪器
• 4.2.3 聚合物乳液制备方法
• 4.2.4 乳液胶膜的制备
• 4.2.5 乳胶粒结构形态的观察
• 4.2.6 乳液稳定性
• 4.2.7 乳液乳胶膜性能
• 4.2.8 乳液的流变性
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 乳胶粒形态的分析
• 4.3.2 乳液稳定性
• 4.3.3 胶膜性能
• 4.3.4 乳液流变性
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 纤维素醚稳定的PMMA／BA乳液合成与性能研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验
• 5.2.1 主要原料
• 5.2.2 HEC稳定的PMMA／BA乳液合成
• 5.2.3 聚合物乳液及其膜的性能测试与表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 HEC稳定的PMMA／BA乳液合成
• 5.3.2 接枝共聚物红外光谱分析
• 5.3.3 乳液乳胶粒形态分析
• 5.3.4 乳液性能
• 5.3.5 流变性
• 5.3.6 胶膜性能
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 纤维素醚稳定的聚丙烯酸酯类乳液应用研究
• 6.1 前言
• 6.2 可再分散乳胶粉的制备
• 6.2.1 可再分散乳胶粉概述
• 6.2.2 可再分散乳胶粉的应用
• 6.2.3 实验部分
• 6.2.4 结果与讨论
• 6.3 高耐水性腻子研制
• 6.3.1 建筑腻子概述
• 6.3.2 实验部分
• 6.3.3 结果与讨论
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 结论与建议
• 攻读学位期间发表的与学位论文相关的学术论文
• 致谢