水相微悬浮聚合法纳米SiO2改性氯醚树脂的合成及应用

论文摘要

随着人们对环保问题的日益重视,对产品性能的要求日益提高,化工产品正向着污染更小、性能更高的方向发展。氯化橡胶在涂料领域的应用已有多年的历史,但是其生产过程中需要四氯化碳作为溶剂,产品还存在四氯化碳残留的问题,水相法氯化橡胶的研究尚未取得成果,并且氯化橡胶本身溶解性和混溶性较差,因此需要研制一种新的氯化聚合物,以取代氯化橡胶。氯醚树脂是由氯乙烯（VC）与乙烯基异丁基醚（VIBE）通过水相悬浮法聚合而成,与氯化橡胶相比不仅生产工艺对环境没有危害,而且氯醚树脂本身无毒,在耐候性、耐液体介质等方面更是有优越之处,因此氯醚树脂将会替代氯化橡胶,成为高档涂料、油墨连接料等领域的主流产品。为了进一步提高氯醚树脂的性能,本文对纳米Si02进行了表面改性,通过原位聚合的方法,制备出了纳米Si02改性氯醚树脂复合材料。具体研究内容和结果如下：本文第一章介绍了氯醚树脂的合成方法、应用领域、改性现状和发展趋势；介绍了原位聚合法制备纳米Si02/聚合物复合材料的研究现状。本文第二章以氯乙烯（VC）和乙烯基异丁基醚（VIBE）为单体,过氧化十二酰为引发剂,羟丙基纤维素为悬浮分散剂,在水相中通过悬浮聚合的方法制备了氯醚树脂。反应结束后,产品经洗涤、烘干,呈乳白色颗粒状。通过红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（1H-NMR）、差示扫描量热分析（DSC）、热重分析（TGA）、元素分析等测试手段,对产品和德国BASF公司生产的Laroflex MP45氯醚树脂的结构进行了表征。结果表明：自制的氯醚树脂与进口样在结构上几乎完全相同,仅在外观上表现出产品颗粒较大。通过DSC测试发现,干燥温度过高对产品的性能影响较大,当干燥温度超过50℃时,将会导致产品变黄、结块。本文第三章首先使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）对纳米Si02进行了表面处理,再通过水相微悬浮聚合法制备了在纳米Si02表面包覆氯醚树脂的核-壳型复合粒子。本章讨论了pH值、反应时间和KH570添加量对纳米Si02表面接枝率的影响,探讨了纳米Si02加料方式对复合材料形貌及产品性状的影响。结果表明,纳米SiO2表面改性最佳条件为：pH值为8-9、超声分散1.5小时后继续搅拌反应2小时,KH570添加量为纳米SiO2质量的80%。表面处理后的纳米SiO2经干燥,预先分散在乙烯基异丁基醚中,再进行聚合反应可得到包覆较好的纳米SiO2/氯醚树脂复合粒子。本文第四章以氯醚树脂为基料制得了性能优异的防腐涂料。通过耐液体介质测试等手段,对涂层的耐腐蚀性能进行了评价,探讨了纳米SiO2的引入、颜基比和各种助剂的添加量对涂层性能的影响。结果表明,经过纳米SiO2改性的氯醚树脂与未改性的氯醚树脂相比,涂层的耐腐蚀性得到了提高；颜基比对涂层的影响较大,当颜基比较低时,随着颜基比的增大,涂层的防腐性能呈上升趋势；当颜基比进一步增大时,涂层的防腐性能呈下降趋势。颜基比为2:1时涂层的防腐性能最佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 氯醚树脂的发展简介
• 1.2 氯醚树脂的应用领域简介
• 1.2.1 氯醚树脂在涂料中的应用
• 1.2.2 氯醚树脂在油墨中的应用
• 1.2.3 氯醚树脂在热成像材料中的应用
• 1.3 氯醚树脂合成及改性方法的研究现状
• 1.3.1 氯醚树脂的合成方法研究现状
• 1.3.2 氯醚树脂的改性研究进展
• 2/聚合物复合材料的研究现状'>1.4 原位聚合法制备纳米SiO₂/聚合物复合材料的研究现状
• 1.5 本文研究内容及创新
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 本文创新之处和研究意义
• 参考文献
• 第二章 水相微悬浮聚合法氯醚树脂的制备及表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 反应机理
• 2.2.3 实验原料的预处理
• 2.2.4 氯醚树脂的水相微悬浮聚合法工艺
• 2.2.5 结构表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 单体配比对产品性能的影响
• 2.3.2 反应温度对聚合反应的影响
• 2.3.3 引发剂对聚合反应的影响
• 2.3.4 其他助剂对产品性能的影响
• 2.3.5 聚合物红外光谱分析
• 2.3.6 聚合物核磁共振氢谱分析
• 2.3.7 聚合物热重分析
• 2.3.8 聚合物差示扫描量热分析
• 2.3.9 聚合物元素分析
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 2/氯醚树脂复合材料'>第三章 原位聚合法制备核壳结构纳米SiO₂/氯醚树脂复合材料
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 2粒子表面处理'>3.2.2 纳米SiO₂粒子表面处理
• 3.2.3 实验原料的预处理
• 2/氯醚树脂复合材料的制备工艺'>3.2.4 纳米SiO₂/氯醚树脂复合材料的制备工艺
• 3.2.5 反应机理
• 3.2.6 结构表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 聚合物红外光谱分析
• 3.3.2 聚合物核磁共振氢谱分析
• 3.3.3 聚合物差示扫描量热分析
• 2热重分析'>3.3.4 纳米SiO₂热重分析
• 2颗粒表面接枝率的影响'>3.3.5 pH值和反应时间对纳米SiO₂颗粒表面接枝率的影响
• 3.3.6 聚合物热重分析
• 2粒子和纳米改性氯醚树脂的形貌（TEM）'>3.3.7 改性后SiO₂粒子和纳米改性氯醚树脂的形貌（TEM）
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 氯醚树脂防腐涂料的制备和性能
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 涂料的配制
• 4.2.3 涂料的性能测试
• 4.2.3.1 基本性能的测试
• 4.2.3.2 防腐性能的测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 颜基比对涂层性能的影响
• 4.3.2 颜填料及其细度的选择
• 4.3.3 助剂的影响
• 4.4 本章结论
• 参考文献
• 第五章 全文结论
• 致谢
• 硕士期间发表论文