水性丙烯酸树脂的改性合成与研究
近年来,随着塑料的广泛应用及本身加工的缺陷有必要进行“二次装饰”,国家对VOCs排放要求的限制,水性涂料得到了快速发展,为水性涂料取代溶剂型涂料在塑料涂饰方面的应用提供了巨大的市场。本文旨在合成可以产业化的、附着力优良、耐乙醇擦拭性好、低成本的水性苯丙乳液,并基于改性苯丙乳液制备无毒环保的水性塑料涂料。
本文采用预乳化-半连续-种子乳液聚合法制得具有核／壳结构性能优异的脲单体改性羟基苯丙乳液,研究了乳液聚合的乳液体系、引发剂、功能单体对乳液凝聚率含量、聚合转化率、乳液粘度、粒径和吸水率的影响；并采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和激光粒度分析仪对聚合物的组成和结构进行了表征。然后将其与亲水改性多异氰酸酯固化剂配合,制备水性的双组份涂料,研究固化剂种类、NCO／OH总物质的量对漆膜性能的影响,并由FT-IR对漆膜的固化反应进行了跟踪,并运用扫描电镜(SEM)对漆膜进行了表面观察。
研究结果表明:采用预乳化-半连续-种子乳液聚合工艺、反应温度为78℃、乳化剂用量为2.7％(阴离子型／非离子型=2:1)、脲单体用量为2％、羟基含量为1％、交联单体乙烯基三乙氧基硅烷为4％时改性苯丙乳液的性能最佳,与水性异氰酸酯NCO／OH=1.4:1,低温固化应用涂装在极性塑料上,附着力可达15％,硬度达H、耐水性通过,耐乙醇擦拭50次以上。同时还与市售的溶剂型塑料涂料进行了对比。自制水性涂料在光泽方面稍逊,但具有环保的优势,解决了当前水性塑料涂料普遍存在附着力差、耐乙醇擦拭性不佳的问题。
除此之外,采用溶液聚合的方法合成了水溶性的丙烯酸树脂,采用具有优异的抗闪蚀和防锈性能的磷酸酯功能单体(PAM-100)对其进行改性,有效的改善了水性丙烯酸树脂的缺点,提高了丙烯酸树脂的附着力和耐盐雾性能。在磷酸酯功能单体共聚改性水溶性丙烯酸树脂的实验中,讨论了不同引发剂用量及各种功能单体用量对树脂其性能的影响。研究结果表明:采用分段加料法、反应温度为100℃、反应5h合成改性的水溶性丙烯酸树脂,单体转化率达95％以上；当磷酸酯功能单体用量为4％、反应基团-OH含量为3％改性树脂应用在金属上时的性能最佳,硬度达3H,附着力0级,耐水性120h,耐盐雾240h。
脲单体;附着力;耐乙醇擦拭性;磷酸酯单体;耐盐雾;水性涂料;种子乳液聚合法
广东工业大学
硕士
化学工程
余林
2011
中文
TQ630.7
81
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）