复合结构聚合物乳液合成及水性阻尼涂料制备研究
水性阻尼涂料具有优良的施工性能及环保特征，是一类新型阻尼材料。根据聚合物乳胶粒子设计，制备具有特殊复合结构的聚合物乳液树脂，是高性能水性阻尼涂料制备的关键。本论文以乳液聚合为基础合成手段，设计了不同的合成方法，分别合成了受阻酚/聚合物复合乳液和具有聚合物梯度分布结构的苯丙乳液，在系统研究了聚合反应过程以及乳胶粒子结构对乳胶膜阻尼性能的影响的基础上，利用合成的苯丙乳液作为成膜树脂，制备了综合性能优异的水性阻尼涂料。本论文主要研究内容如下: (1)受阻酚/苯丙复合乳液的合成: 通过相容性匹配设计和乳液聚合方法设计，将受阻酚245以与单体共同乳化的方式，以种子半连续乳液聚合/单体预乳化加料的方法，合成了受阻酚/苯丙复合乳液。对不同受阻酚245添加量下聚合过程的动力学进行了研究，并对聚合物乳胶粒子结构进行了表征，结果表明受阻酚245可以与聚合物乳胶粒子发生原位复合，乳液聚合过程遵循传统乳液聚合反应机理。合成的复合乳液具有良好的成膜性能，对受阻酚/苯丙复合乳胶膜结构性能的研究发现，受阻酚与乳液聚合物的原位复合有利与提高二者之间的异体氢键形成效率，通过氢键的不断断裂与形成消耗能量，增强材料阻尼性能，当受阻酚添加量为聚合单体总质量分数的30％时，复合乳液的最大损耗因子达到了2.69，较改性前提高了60.1％;有效阻尼温域达到了112℃，较改性前提高了77.8％。 (2)具备梯度结构高性能苯丙乳液的合成: 通过对乳液聚合中的工艺优化结合主单体组成设计和功能单体设计，提升聚合物乳液稳定性，并改善了乳液聚合物与基材的界面结合。在此基础上，将幂级加料法设计引入乳液合成，对乳胶膜的动态机械分析结果表明，乳胶粒子中的共聚物组成的梯度分布的形成可以有效拓宽乳胶膜的有效阻尼温域;最后经由放大实验过程，验证了该合成工艺的稳定性。 (3)可烘烤厚浆型水性阻尼涂料的制备: 以上述合成的聚合物乳液为成膜树脂，通过填料组成设计结合助剂配方和工艺研究，实现了厚浆型水性阻尼涂料制备。探究了不同片层填料用量对涂料阻尼性能的影响，在此基础上选择多孔粒子作为功能性填料，构建了涂料内部的疏水微通道，为涂层烘烤快干过程中水分的溢出提供了路径，解决了厚浆型水性阻尼涂料厚涂状态下涂层在烘烤快速干燥的过程中涂层出现裂纹、起泡的问题。依据行业标准对所制备的可烘烤厚浆型水性阻尼涂料进行测试。该涂料涂覆3mm在基材表面后可立即放入120℃烘箱中烘烤20min，涂层即可干燥完全，涂层表面无缺陷。
聚合物乳液;水性阻尼涂料;梯度结构;制备工艺
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
邱藤
2018
中文
TQ630.6
104
2018-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）