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蒙脱土/含氟聚合物水性涂料的制备及性能研究

作　者: 柯友明
导　师: 易英
学　校: 武汉理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 有机蒙脱土季铵盐含氟丙烯酸乳液环氧乳液物理共混
分类号: TQ630.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

用功能性的含氟单体、蒙脱土和环氧乳液物理共混对丙烯酸酯乳液改性的研究,不仅具有理论价值,而且具有一定的应用价值和环保意义。与溶剂型涂料相比,丙烯酸酯乳液在力学性能、附着力、耐水性、耐酸碱和耐热性等远不如溶剂型涂料,使得丙烯酸酯乳液的应用受到了限制。针对丙烯酸酯乳液存在的不足,通过对水性涂料树脂的结构与性能之间的关系,设计并制备了有机蒙脱土和稳定性较好的乳液；并将制得乳液与环氧树脂乳液共混制得漆膜,以提高漆膜的附着力和耐水性等。主要研究内容如下：(1)采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和双子季铵盐(Gemini C16),通过离子交换作用对蒙脱土进行有机化改性来制备有机蒙脱土(OMMT)。通过红外(FTIR)、热重(TG)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及分散性实验对有机蒙脱土的结构和性能进行了表征和测试。分析表明：季铵盐阳离子通过离子交换作用进入了蒙脱土片层当中,使得蒙脱土片层之间的间距增大。由于有机季铵盐阳离子进入蒙脱土层间,改变了蒙脱土层间的化学环境,由亲水性转变为憎水性,蒙脱土在在丙烯酸丁酯和液体石蜡的分散程度有所提高。(2)选用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸六氟丁酯为聚合单体,采用预乳化工艺合成含氟丙烯酸酯乳液。探讨了复合乳化剂的配比、引发剂的用量和含氟单体的用量对单体转化率和凝胶率的影响,并对含氟单体用量对乳液性能的影响进行了分析。分析表明当m(十二烷基硫酸钠)：m(曲拉通x-100)=3：2,引发剂用量为1wt%,含氟单体为9wt%,具有较高的单体转化率90.42%和较小的凝胶率0.72%。(3)采用原位插层聚合和预乳化工艺的乳液聚合方法制备含氟丙烯酸酯／蒙脱土复合乳液。通过FTIR、TG、XRD、TEM等方法表征了树脂的结构；并探讨OMMT的含量对单体转化率、凝胶率、乳液稳定性、硬度、吸水率、力学性能的影响。分析表明,随着(?)OMMT含量的增加,单体的转化率逐渐降低,凝胶率增大；当OMMT含量为2wt%,乳液有较高的稳定性,所制得的乳胶膜具有较低的吸水率、较大的硬度和较好力学性能。(4)用环氧乳液对含氟丙烯酸酯／蒙脱土复合乳液进行物理共混改性,以制备综合性能良好的漆膜。首先对环氧乳液和环氧固化剂进行筛选工作,进一步探讨了环氧树脂用量对漆膜的性能的影响。将制得共混漆膜与含氟丙烯酸酯／蒙脱土漆膜进行了对比分析。分析表明：共混后在吸水率、硬度、附着力、抗冲击强度、柔韧性和耐磨性上均有改善。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-20
  1.1 引言  10
  1.2 丙烯酸酯乳液改性的进展  10-13
    1.2.1 聚氨酯改性  10-11
    1.2.2 有机氟改性  11
    1.2.3 环氧树脂改性  11-12
    1.2.4 有机硅改性  12
    1.2.5 纳米材料的改性  12-13
  1.3 聚合物纳米复合材料  13-14
    1.3.1 分类  13
    1.3.2 制备方法  13-14
  1.4 蒙脱土的结构、性质和有机化改性  14-15
    1.4.1 蒙脱土的结构  14
    1.4.2 蒙脱土的性质  14
    1.4.3 蒙脱土有机化改性  14-15
  1.5 粘土/聚合物纳米复合材料  15-16
    1.5.1 聚合物/粘土纳米复合材料的制备方法-插层复合  15
    1.5.2 聚合物/粘土纳米复合材料的类型  15-16
    1.5.3 聚合物/粘土纳米复合材料的性能和应用前景  16
  1.6 共混乳液  16-18
    1.6.1 共混改性的目的  17
    1.6.2 共混改性的方法  17-18
  1.7 本论文研究的内容及意义  18-20
    1.7.1 主要研究内容  18-19
    1.7.2 研究意义  19-20
第2章有机蒙脱土的制备及表征  20-31
  2.1 引言  20
  2.2 实验部分  20-22
    2.2.1 实验原料及仪器  20-21
    2.2.2 实验过程  21-22
    2.2.3 测试与表征  22
  2.3 结果与讨论  22-29
    2.3.1 双子季铵盐Gemini C_(16)的红外分析  22-23
    2.3.2 有机蒙脱土的FTIR分析  23-24
    2.3.3 有机蒙脱土的TG分析  24-25
    2.3.4 有机蒙脱土的XRD分析  25-26
    2.3.5 有机蒙脱土的TEM分析  26-27
    2.3.6 有机蒙脱土分散稳定性分析  27-29
  2.4 小结  29-31
第3章含氟丙烯酸酯复合乳液的制备及性能研究  31-40
  3.1 引言  31
  3.2 实验部分  31-33
    3.2.1 实验原料及仪器  31-32
    3.2.2 含氟丙烯酸酯乳液的制备  32
    3.2.3 结构表征和性能测试  32-33
  3.3 结果与讨论  33-39
    3.3.1 聚合工艺的选择  33-35
    3.3.2 单体的选择  35
    3.3.3 FTIR分析  35-36
    3.3.4 TG分析  36
    3.3.5 复合乳化剂的配比对乳液性能的影响  36-37
    3.3.6 引发剂用量对乳液性能的影响  37-38
    3.3.7 含氟单体用量对乳液凝胶率和转化率的影响  38-39
    3.3.8 含氟单体用量对乳胶膜的力学性能影响  39
  3.4 小结  39-40
第4章蒙脱土/含氟丙烯酸酯复合乳液的制备及性能研究  40-51
  4.1 引言  40-41
  4.2 实验部分  41-43
    4.2.1 原料  41
    4.2.2 实验仪器设备  41
    4.2.3 蒙脱土/含氟丙烯酸酯复合乳液的制备  41-42
    4.2.4 测试与表征  42-43
  4.3 结果与讨论  43-50
    4.3.1 FTIR分析  43-44
    4.3.2 XRD分析  44-45
    4.3.3 TG分析  45
    4.3.4 TEM分析  45-46
    4.3.5 OMMT含量对复合乳液的影响  46-50
  4.4 小结  50-51
第5章蒙脱土/含氟丙烯酸酯乳液-环氧乳液共混及性能研究  51-60
  5.1 引言  51
  5.2 实验部分  51-53
    5.2.1 实验原料及仪器  51-52
    5.2.2 共混乳液的制备  52-53
    5.2.3 测试与表征  53
  5.3 结果与分析  53-58
    5.3.1 环氧树脂的筛选  53-54
    5.3.2 水性环氧树脂固化剂的筛选  54-55
    5.3.3 共混漆膜的红外对比分析  55
    5.3.4 不同环氧树脂用量对漆膜性能的影响  55-58
    5.3.5 共混漆膜与蒙脱土/含氟丙烯酸酯漆膜性能比较  58
  5.4 小结  58-60
第6章结论  60-61
参考文献  61-66
攻读硕士学位期间发表或拟发表的论文和专利  66-67
致谢  67

蒙脱土/含氟聚合物水性涂料的制备及性能研究

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