高性能外墻涂料的制備與性能研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-24 16:48 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4及WD21的預(yù)聚合是合成的關(guān)鍵步驟。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（），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。這也是本實(shí)驗(yàn)不采用通常的乳液制備高相對(duì)分子質(zhì)量的聚硅氧烷工藝條件的原因。[6]有機(jī)硅的聚合可以從兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)定性考察：一是乳液略帶藍(lán)光穩(wěn)定，靜置不分層；二是取部分預(yù)聚合乳液于淺緣玻璃皿中，在120℃下烘10min，玻璃皿中有薄膜，表明聚合較完全。將預(yù)乳化的丙烯酸酯和部分WD21等單體滴加入預(yù)聚合乳液來(lái)進(jìn)行接枝共聚，是本工藝的又一個(gè)關(guān)鍵。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)。2） 由于膠束中含有丙烯酸酯單體，在一定程度上增大了其與聚合有機(jī)硅氧烷的相容性，使得接下來(lái)的自由基接枝共聚反應(yīng)能順利進(jìn)行。3） 持續(xù)滴加預(yù)乳化液，使得在聚合過(guò)程中不斷有補(bǔ)充的乳化劑，有效的減少了凝膠的含量，提高了產(chǎn)率，大大的提高了乳液的穩(wěn)定性。4） AA的加入，一是具有催化作用，二是起交聯(lián)劑的作用，提高了乳液的性能。（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。通過(guò)對(duì)合成的硅丙乳液透析電鏡分析，乳液分散性好，分布尺寸窄無(wú)凝集成團(tuán)現(xiàn)象。將乳液稀釋五倍后，在電鏡照片上取50個(gè)顆粒進(jìn)行粒徑分析，可知乳液粒徑為30~75nm。乳液耐酸堿性和鈣離子穩(wěn)定性試驗(yàn)（見(jiàn)表18）表明，乳液耐酸堿性較好，在pH為7~8的條件下儲(chǔ)存穩(wěn)定性好。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。其他技術(shù)性能如下：外觀pH值產(chǎn)率粘度/Pas凍融穩(wěn)定性藍(lán)光白色乳液~99%*102通過(guò)凝膠含量稀釋穩(wěn)定性固體含量耐高溫穩(wěn)定性機(jī)械穩(wěn)定性1%通過(guò)%通過(guò)通過(guò)表18 乳液耐酸堿性及鈣離子穩(wěn)定性pH值5~6~12酸堿穩(wěn)定性少量絮凝穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定鈣離子穩(wěn)定性大量絮凝少量絮凝穩(wěn)定穩(wěn)定少量絮凝大量絮凝（3）乳液成膜情況及性能研究乳液在室溫20~25℃下，成膜時(shí)間小于2h，有優(yōu)異的成膜性能，附著力實(shí)驗(yàn)表明，膜在玻璃上的附著力等級(jí)為優(yōu)。（4）乳液耐熱性能分析用熱重分析儀對(duì)硅丙乳液樹(shù)脂的耐熱性能進(jìn)行了測(cè)試，℃，比一般的聚丙烯酸酯樹(shù)脂的熱分解溫度290~310℃要高，說(shuō)明有機(jī)硅的引入，改善了聚丙烯酸酯的耐熱性。因此，本產(chǎn)品可以作為高耐候性外墻涂料基料使用。（5）硅丙涂料性能分析以研制的硅丙乳液為基料配制硅丙乳液水性涂料，并對(duì)其性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表19所示。表19 硅丙涂料性能檢測(cè)檢測(cè)項(xiàng)目國(guó)標(biāo)硅丙涂料容器中狀態(tài)混合無(wú)硬塊，呈均勻狀態(tài)合格涂膜外觀正常白色均勻干燥時(shí)間2h100min耐水性（96h）無(wú)異常稍微變淡耐堿性（48h）無(wú)異常有點(diǎn)失光由表19的分析情況可知，硅丙涂料具有優(yōu)異的耐候性，耐水性，耐堿性，耐溫變性及耐洗刷性能，是一種高檔的建筑外墻涂料。1）實(shí)驗(yàn)利用透射電鏡，紅外光譜和熱重分析等分析手段，證明了有機(jī)硅氧烷是以化學(xué)鍵的形式接枝到樹(shù)脂大分子上，達(dá)到了分子級(jí)化學(xué)改性的目的。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%。用此乳液配制的硅丙涂料改性效果顯著，少量有機(jī)硅既能大幅度提高涂料的性能，而且無(wú)環(huán)境污染，符合涂料的發(fā)展方向，是一種高檔外墻涂料。3）有機(jī)硅改性丙烯酸酯水性涂料采用八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）及乙烯基三甲氧基硅烷（WD21）預(yù)聚合后，與多組分的丙烯酸酯預(yù)乳化液接枝共聚為基料，集有機(jī)硅聚合物的耐候性，耐高溫性，憎水防水功能和聚丙烯酸酯優(yōu)異的成膜性，耐老化性，機(jī)械強(qiáng)度等，具有優(yōu)良的綜合性能。[6] 丙烯酸涂料的填充與功能改性——丙烯酸酯水乳型阻燃涂料（1）主要原料如下表21表21 丙烯酸酯水乳型阻燃涂料原料原料名稱規(guī) 格產(chǎn) 地 甲基丙烯酸甲酯（MMA）分析純天津化學(xué)試劑三廠丙烯酸（AA）分析純天津化學(xué)試劑三廠丙烯酸丁酯（BA）分析純湖北大學(xué)化工廠丙烯腈（AN）分析純湖北大學(xué)化工廠三氧化二銻（Sb2O3）分析純西安化學(xué)試劑廠聚乙烯醇（PVA）分析純西安化學(xué)試劑廠過(guò)硫酸銨（（NH4）2S2O8分析純西安化學(xué)試劑廠碳酸氫鈉（NaHCO3）分析純上海虹光化工廠氨水（NH3H2O）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。（1）乳液聚合將乳化劑和部分去離子水加入反應(yīng)器中，開(kāi)始攪拌，并升溫。再將稱好的TBPMI溶于單體中，然后倒入分液漏斗。待水浴溫度升高到75℃，開(kāi)始滴加單體，反應(yīng)3h后，冷卻到45℃，再加入氨水調(diào)節(jié)到pH值為8，倒出即可。（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。（1）軟硬單體比例的影響硬單體MMA可以賦予涂層較高的使用溫度和一定的光澤，同時(shí)使涂層耐刮擦，軟單體BA則能賦予涂層一定的柔韌性，使聚合物在低溫下有良好的使用性能。[7]當(dāng)軟單體的加入量過(guò)大時(shí)，所形成的涂層表面發(fā)粘，難以作為涂料使用。隨著硬單體的比例的增加，涂層的表面情況好轉(zhuǎn)，但是過(guò)多的硬單體將使聚合物自身的內(nèi)聚力增大，涂層的附著力下降，硬度上升，耐水性變差。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）丙烯酸和丙烯腈的影響丙烯酸和丙烯腈是兩種功能性單體，由于其帶有極性基團(tuán)，可以起到多重作用。一方面，兩種單體的引入使聚合物的側(cè)鏈帶有極性基團(tuán)，增大了涂層與基材之間的附著力；另一方面，丙烯酸和丙烯腈的加入可明顯改善聚合工藝。它們是一種親水性單體，可以明顯抑制凝膠的產(chǎn)生，同時(shí)使合成的乳液具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性。[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。（3）TBPMI的含量對(duì)涂料性能的影響不同阻燃劑含量的試樣性能如下表22表22 不同阻燃劑含量的式樣的性能樣品編號(hào)123
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