【正文】 41 [5] 徐蕓莉，等。高性能硅丙外墻涂料的研究 [J]。在此向 肖 老師表示衷心的感謝和深深的敬意。嚴(yán)格的說(shuō)，納米改性 也達(dá)到了分子級(jí)別。 （ 2）填充改性是通過(guò)添加具有特殊性能的添加劑，使丙烯酸涂料具有該性能，該方法是添加劑混合分散到丙烯酸乳液中的，并不是分子級(jí)別的改性。 （ 4）重金屬 涂料中的重金屬主要來(lái)源于顏填料，可溶性的重金屬鉛、鉻、汞、鎘等是常見(jiàn)的 有毒污染物。是涂料中 VOC 含量的大戶，通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝， 發(fā)展水 性丙烯酸涂料，可以大大減少VOC 含量。 （ 3）耐候性 耐候 性是涂料性能的一個(gè)重要的方面，耐候性主要由涂料分子中的化學(xué)鍵鍵能決定，丙烯酸涂料中主鏈為 CC 鍵 ，通過(guò)改性，可以消除α H 的影響，獲得耐候性優(yōu)異的外墻涂料。 （ 1）漆膜外觀 指漆膜是否平滑，有無(wú)顆粒、氣泡、發(fā)花等現(xiàn)象。 施工性是指輥涂及刷涂時(shí)的手感、涂料飛濺性、消泡性等。以該納米 SiO2丙烯酸共聚乳液與適當(dāng)?shù)念佁盍霞爸鷦?fù)配分散，得到納米 SiO2 丙烯酸共聚乳液的外墻涂料。同時(shí)為了提高顏填料的分散和穩(wěn)定，通常要加入表面活性劑。共聚物的 Tg過(guò)高，涂膜發(fā)脆，易掉粉；共聚物的 Tg過(guò)低，涂膜發(fā)粘，光澤低。 在納米 SiO2丙烯酸共聚乳液合成時(shí)控制納米 SiO2分體的加料方式是關(guān)系到能否使納米 SiO2保持納米狀態(tài)以及乳液聚合正常進(jìn)行的關(guān)鍵因素之一。 性能分析 （ 1）納米共聚乳液的技術(shù)指標(biāo) 納米共聚乳液的技術(shù)指標(biāo)如表 24所示 表 24 SiO2丙烯酸共聚乳液技術(shù)指標(biāo) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)和方法 外觀 固含量（ %） pH 值 干燥速度 /s 粘度 /s 機(jī)械穩(wěn)定性 稀釋穩(wěn)定性 鈣離子穩(wěn)定性 凍融穩(wěn)定性 殺菌效果 半透明湖藍(lán)乳液 45~46 9 5 50 無(wú)破乳，無(wú)凝膠 靜置 24h 無(wú)破乳 靜置 24h 無(wú)破乳 靜置 24h 無(wú)破乳 21d，雜菌數(shù)減少 目測(cè) GB/T27931995 GB/T92651995 GB/ GB/ 2020r/min， 20min 稀釋至固含量 3% 乳液： 5%CaCl2=1:1 20℃冷藏 相對(duì)比較 （ 2）納米 SiO2與原位乳液聚合對(duì)性能的影響 納米 SiO2由于納米尺寸效應(yīng)，使得粉體粒子具有更大的比表面積，表面具有嚴(yán)重的北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 配位缺陷，從而決定了納米 SiO2具有極高的化學(xué)活性。 制備方法 （ 1）納米 SiO2丙烯酸共聚乳液合成 按要求組裝反應(yīng)儀器，檢查加熱，攪拌，冷凝，溫控及密封系統(tǒng)無(wú)誤后，將水，部分乳化劑及納米 SiO2 粉體，碳酸氫鈉和偶聯(lián)劑加入四口燒瓶中，開(kāi)動(dòng)攪拌并升溫，調(diào)整pH值為 ~；同時(shí)各共聚單體與剩余乳化劑于燒杯中用玻璃棒攪拌進(jìn)行預(yù)乳化；引發(fā)劑另配成 10%的水溶液（水量計(jì)入乳液體系總組成）待用。 2）熱分析表明，用阻燃劑 TBPMI 改性的丙烯酸酯防火涂料具有優(yōu)異的耐熱性能其熱分解溫度達(dá)到 340~375℃。與標(biāo)準(zhǔn)比較可知，此阻燃涂料的阻燃性能達(dá)到國(guó)家二級(jí)水平。 [9]因此用 TBPMI改性的丙烯酸酯阻燃涂料具有優(yōu)異的耐熱穩(wěn)定性能，其耐熱穩(wěn)定性甚至可以和某些熱固性樹(shù)脂相比，這是由于 TBPMI 的加入，使得該涂料樹(shù)脂存在苯環(huán)和馬來(lái)酰亞胺環(huán)共軛的結(jié)構(gòu)，從而使涂料的耐熱穩(wěn)定性能大大提高。 [9]這是由于當(dāng) TBPMI 含量大于 34%時(shí)，部分 TBPMI 不溶于單體，不能與單體共聚，所以阻燃性能變化不明顯。 [8]但是羧基和腈基是一種親水性基團(tuán)，過(guò)多的加入會(huì)使共聚物的耐水性下降，文獻(xiàn)表明，丙烯酸和丙烯腈的含量分別為 4%和 5%時(shí)涂層性能最佳。文獻(xiàn)表明，軟硬單體的比例為 3:4 時(shí)，涂層具有優(yōu)異的綜合性能。 （ 2）阻燃涂料的配制 將制得的丙烯酸酯乳液、 Sb2O3和乙二醇加入三口燒瓶中分散攪拌，混合均勻，然后進(jìn)行性能測(cè)試。 H2O） 分析純 中南化工試劑有限公司 （ 2）丙烯酸酯乳液配方 丙烯酸丁酯 12mL 過(guò)硫酸銨 甲基丙烯酸甲酯 16mL 碳酸氫鈉 丙烯酸 去離子水 50mL 丙烯腈 TBPMI 變量 聚乙烯醇 注： TBPMI 為 N（ 2,4,6三溴苯基）馬來(lái)酰亞胺。 2）用預(yù)聚合半連續(xù)滴加法成功制備了完全接枝共聚的硅丙乳液，此乳液聚合工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，產(chǎn)率可大于 99%，凝膠量小于 1%。因此，本產(chǎn)品可以作為高耐候性外墻涂料基料使用。各項(xiàng)性能測(cè)試表明，用此種工藝合成的硅丙乳液產(chǎn)率高，綜合性能優(yōu)異。 （ 2）乳液粒徑大小的影響分析 乳液粒徑的大小對(duì)乳液的穩(wěn)定性，成膜均勻性等性能有很大的影響。從乳液聚合機(jī)理來(lái)講有以下特點(diǎn)： 1） 由于預(yù)聚合乳液中已經(jīng)形成了乳膠粒，而預(yù)乳化液形成的膠束中含有WD21和一定酸性的 AA，使得有機(jī)硅預(yù)聚物進(jìn)一步進(jìn)行鏈增長(zhǎng)聚合反應(yīng)，使乳液平衡向膠束→水相→乳膠粒方向移動(dòng)。在預(yù)聚合階段加入復(fù)合乳化劑 SDS 和 OP10，既可以獲得良好的乳化效果，又提供了乳液弱酸性的環(huán)境（實(shí)測(cè) pH值為 ），這有利于硅氧烷的開(kāi)環(huán)和聚合，同時(shí)也保證了預(yù)聚合相對(duì)分子質(zhì)量不是太大，從而為接枝共聚準(zhǔn)備了有利的條件。將預(yù)乳化液Ⅰ和引發(fā)劑溶液Ⅱ分別置于恒壓滴液漏斗中，將有機(jī)硅的預(yù)聚合乳液置于三口燒瓶里，較快速攪拌；當(dāng)水浴升溫至 70℃時(shí)，再緩慢滴加剩余的溶液，控制在 1h內(nèi)滴完；然后升溫至 74~76℃，慢速攪拌，保溫反應(yīng)2h；反應(yīng)結(jié)束后，將溫度降至 40℃以下，用定量氨水調(diào)節(jié) pH 值為 7~8，然后用鋼絲網(wǎng)過(guò)濾，得到最后產(chǎn)品硅丙乳液。將定量 SDS 溶于 58℃的去離子 水中；然后在 內(nèi)滴加全部的丙烯酸酯單體（ MMA， BA， AA）和部分活性有機(jī)硅單體（ WD21， WD70）的混合液，再快速攪拌 得到預(yù)乳化液Ⅰ。結(jié)合外墻涂料的性能指標(biāo)，注重其耐候性，耐玷污性等性能，采用復(fù)合配方體系，提高外墻涂料的性能。合成含羧基丙烯酸樹(shù)脂的官能團(tuán)單體主要有丙烯酸和甲基丙烯酸。環(huán)氧樹(shù)脂，含羧基聚合物，氨基樹(shù)脂 （甲基）丙烯酸，磷酸，對(duì)甲基苯磺酸，對(duì)甲基苯磺酸嗎啉鹽 熱固性丙烯酸樹(shù)脂中，最常用的為含羥基丙烯酸樹(shù)脂和羧基丙烯酸樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂，多異氰酸酯。 5） 含酰胺丙烯酸樹(shù)脂。這些官能團(tuán)在 升高溫度或者催化劑的作用下，會(huì)進(jìn)行自交聯(lián)或與外加交聯(lián)劑反應(yīng)固化成膜，得到熱固性丙烯酸樹(shù)脂，單體的類(lèi)型對(duì)膜的影響如下表 13： 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 性能及效用 選用單體 戶外耐久性 甲基丙烯酸酯，丙烯酸酯 硬度 甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯，甲基丙烯酸，丙烯酸 柔軟性 丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸 2乙基己酯 耐污染性 短鏈丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯 耐水性 甲基丙烯酸甲酯，（甲酯）丙烯酸高級(jí)酯，苯乙烯 耐刮傷性 甲基丙烯酰胺，丙烯腈 耐溶劑 丙烯腈，甲基丙烯酸酰胺，甲基丙烯酸 根據(jù)所用官能團(tuán)單體和樹(shù)脂中所含的 官能團(tuán)類(lèi)型，熱固性丙烯酸樹(shù)脂可以分為系列幾種： 1） 含有羥基丙烯酸樹(shù)脂。這些性質(zhì)與其聚合物分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 [3] 丙烯酸樹(shù)脂結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 1穩(wěn)定性，穩(wěn)定性包括耐 UV 性，耐水解性，耐酸堿性，耐氧化劑性及其他化學(xué)腐蝕性。 對(duì)丙烯酸類(lèi)單體和樹(shù)脂的研究最早于 15805年由 Otto Rohm開(kāi)始，但由于條件限 制，直到 1927年才由 Rohm ＆ Hass公司工業(yè)化生產(chǎn)，而真正應(yīng)用到涂料上則是在 1953年。丙烯酸外墻涂料的中高檔品種應(yīng)用發(fā)展很快。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 建筑外墻涂料已成為國(guó)外外墻裝飾的主流。目前應(yīng)用的該類(lèi)涂料主要是溶劑性產(chǎn)品，對(duì)環(huán)境的影響大，特別是游離異氰酸酯毒性大。 1）氟樹(shù)脂外墻涂料 氟樹(shù)脂外墻涂料具有如耐久性好，防玷 污性好，施工性好等優(yōu)點(diǎn)。 高性能外墻涂料具有較強(qiáng)的強(qiáng)度、彈性和附著力 , 以及十分突出的耐候性、耐沾污性、耐水性耐酸堿性 , 好的透氣性和高光澤性。 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 (論文 ) 論 文 題 目 ： 高性能外墻涂料的制備與性能研究 作者所在系部： 材料工程系 作者所在專(zhuān)業(yè)： 高分子材料應(yīng)用技術(shù) 作者所在班級(jí)： 10842 作 者 姓 名 ： 魏文雙 作 者 學(xué) 號(hào) ： 20203084228 指導(dǎo)教師姓名： 肖聰利 完 成 時(shí) 間 ： 2020 年 6 月 9 日 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 I 摘 要 通過(guò) 對(duì) 丙烯酸酯類(lèi)外墻涂料的單體，溶劑，以及其他組分的分子結(jié)構(gòu)和配比的研究，從理論上提出了提高其性能的改進(jìn)和制備方法。 [1]人們通常將涂料分為有機(jī)涂料和無(wú)機(jī)涂料兩大類(lèi)，當(dāng)前使 用的最廣泛的是有機(jī)涂料。[1