无机纳米粒子/水性树脂复合物的研制与应用
本文首先研究了利用硅烷偶联剂改性纳米TiO2的方法以及在改性纳米TiO2粒子存在下的五元单体苯丙乳液共聚合。根据各单体的特点和他们在乳液体系中所起的作用优选了苯乙烯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯五种单体，并研究了单体配比、由非离子乳化剂OP与阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠组成的复合乳化剂体系、链转移剂、引发剂和缓冲剂等因素对聚合过程和乳液性能的影响；研究了温度、时间和纳米TiO2的加入对单体转化率的影响，确定了聚合工艺。结果表明，单体配比：St(32％)/MMA(20％)/AA(5％)/AN(10％)/n-BA(33％)；TiO2/(单体+TiO2)为1.5～2.5％，乳化剂(SDS/OP)为2％～3％(配比为1：2)、链转移剂(DDMC)为2％，NaHCO3用量为0.2～0.5％，引发剂0.6％，去离子水的用量为45～55％，反应温度为85℃，采用连续饥饿态滴加法能获得聚合过程稳定、性能理想的乳液。
通过红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)等手段表征改性后纳米二氧化钛的结构和分散性。结果表明纳米TiO2粒子与改性剂之间确实以化学键相结合，且改性后的纳米TiO2粒子在有机介质中达到了极好的单分散状态。通过透射电镜和热重分析(TGA)研究了复合乳液的结构和热稳定性，TGA分析表明聚合物接枝到二氧化钛粒子表面，且复合乳液热稳定性比未加纳米TiO2粒子的高；TEM分析表明所制得的纳米苯丙乳液具有以纳米TiO2粒子为核、以聚合物为壳的核壳结构。对复合乳液的抗菌性能研究结果表明，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抗菌率均为100％。所合成水性纳米苯丙乳液的耐水性达120小时不泛白，硬度为H级，粘度为16～20s，固含量42～45％，附着力为一级。
然后在此基础上用该纳米乳液作为主要成膜物质制备了纳米抗菌水性环保乳胶漆、纳米水性木器涂料和纳米水性防腐涂料三种产品，并对它们的性能进行了检测。检测结果表明纳米抗菌水性环保乳胶漆不含游离甲醛，其重金属离子含量和有机挥发份都满足《室内装饰材料有害物质限量标准》GB18582-2001的要求，并且做了24小时抗菌率试验，结果表明对大肠杆菌的抗菌率达99.47％，对金黄色葡萄球菌达99.54％，对白色念珠菌达99.63％、对黑曲霉菌达92.38％；纳米水性木器漆的硬度达到2H；水性防锈漆的耐盐水性达到260小时，这都远远高于现有产品的性能。
纳米TiO2;硅烷偶联剂;表面改性;苯丙乳液;原位聚合;抗菌性;水性树脂
山东科技大学
硕士
材料学
葛圣松
2005
中文
TQ322.4;TB383;TQ316.6
59
2006-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）