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水性聚氨酯改性聚丙烯酸酯乳液及其调湿涂料

作　者: 张少飞
导　师: 王荣民
学　校: 西北师范大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 水性聚氨酯聚丙烯酸酯交联核壳细乳液聚合调湿涂料
分类号: TQ630.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

湿度对人们的生产与健康有很大的影响，特别是室内湿度对在人们日常生活和季节变化中有重要的地位。因此，调节湿度变的及其的重要。近年来，调湿控制材料主要研究水分的吸收和释放。调湿涂料的不同于传统涂料，它是调湿控制材料的一种，它必须有优良的吸水性和保水性，它们可以涂刷在物体表面形成一层保护、装璜和对湿度敏感的涂料。本文在课题组研究聚丙烯酸酯共聚物及其调湿涂料研究基础上，通过水性聚氨酯改性聚丙烯酸酯制备了水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液，并以其为功能性高分子成膜物，以无机多孔多层材料为颜填料，制备了具有室内自动调湿、性能良好的调湿功能内墙调湿涂料。论文分以下几部分：首先，论文综述了国内外有关丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的方法。主要从两个方面展开：一方面阐述了水性聚氨酯涂料的发展状况，另一方面阐述了丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的基本方法。最后介绍了丙烯酸酯改性水性聚氨酯的应用及研究前景。第二，通过对不同比例的NCO/OH、反应温度等参数的探索，最终得到了水性聚氨酯乳液合成的最佳工艺。然后通过物理共混水性聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液制备了PUPA复合乳液。同时，我们通过红外光谱（FT-IR）、热重分析（TG）、透射电镜（TEM）表征了水性聚氨酯和聚丙烯酸酯的结构和化学组成。我们发现在复合乳液中存在氢键，加强了聚氨酯和聚丙烯酸的相容性。然后，分别用上述乳液为功能性高分子成膜物，以高岭土、膨润土和硅藻土等黏土为颜填料，制备了水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合功能涂料。并测定了其涂料的基本性能，实验结果表明：所制备涂料的基本性能均达到合成乳内墙涂料国家的标准（标准号：GB/T9756-2009）。最后，通过用扫描电子显微镜（SEM）对涂料的微观形貌进行了分析，解释了具有调湿的原因。第三，制备了水性聚氨酯-丙烯酸共聚物交联核壳乳液。研究了DMPA在核单体中的比例、HEMA在壳单体中的比例、最佳反应温度、最佳KPS的用量、Tween-20/SDS、 MMA/BA的最佳比例和PU/PA的最佳比例。通过FT-IR、TG、TEM、DLS证明了水性聚氨酯-丙烯酸共聚物交联核壳的结构，并给出了合成机理。然后，分别用上述乳液为功能性高分子成膜物，以高岭土、膨润土和硅藻土等黏土为颜填料，制备了水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合功能涂料。并测定了其涂料的基本性能，实验结果表明：所制备涂料的基本性能均达到合成乳内墙涂料国家的标准（标准号：GB/T9756-2009）。最后，通过用扫描电子显微镜（SEM）对涂料的微观形貌进行了分析，解释了具有调湿的原因。第四，通过细乳液法制备水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液，研究了DMPA、HEMA、PA/PU、HD对乳液粒径和转化率的影响。通过FT-IR、TG、TEM证明了水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的成功合成。然后，分别用上述乳液为功能性高分子成膜物，以高岭土、膨润土和硅藻土等黏土为颜填料，制备了水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合功能涂料。并测定了其涂料的基本性能，实验结果表明：所制备涂料的基本性能均达到合成乳内墙涂料国家的标准（标准号：GB/T9756-2009）。最后，通过用扫描电子显微镜（SEM）对涂料的微观形貌进行了分析，解释了具有调湿的原因。总之，水性聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液及其调湿涂料均能达到建筑涂料用乳液和国家内墙涂料的标准，该涂料具有一定的吸水性，保水性，吸/放湿(水)性能强，调湿效果好，且该涂料具有环保、节约能源的特点，可用于调节室内的相对湿度，且耐洗刷性能较高，可以用于建筑物室内墙壁涂装。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-13
1 改性水性聚氨酯乳液的研究进展  13-24
  1.1 引言  13
  1.2 水性聚氨酯涂料  13-14
  1.3 丙烯酸酯改性水性聚氨酯  14-21
    1.3.1. 物理共混法  14-15
    1.3.2 化学接枝改性法  15-17
    1.3.3 互穿网络乳液聚合法  17-18
    1.3.4 核-壳乳液聚合法  18-19
    1.3.5 复合乳液共聚改性法  19-21
  1.4 丙烯酸酯改性水性聚氨酯的应用  21
  1.5 课题设计与选题意义  21-24
2 水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液的制备及其在调湿涂料中的应用  24-40
  2.1 引言  24-25
  2.2 实验部分  25-29
    2.2.1 实验仪器和试剂  25-26
    2.2.2 水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液的制备  26
    2.2.3 复合乳液涂料的制备  26
    2.2.4 性能检测项目及方法  26-29
  2.3 结果与讨论  29-38
    2.3.1 PU 乳液的制备  30-31
    2.3.2 PUPA 复合乳液的制备  31-33
    2.3.3 PUPA 复合乳液的表征  33-35
    2.3.4 复合乳液涂料（PUPA-C）的基本性能研究  35-36
    2.3.5 复合乳液涂料（PUPA-C）吸水率与调试性能测试  36-38
  2.4 结论  38-40
3 水性聚氨酯-丙烯酸酯交联核壳乳液的制备及其在调湿涂料中的应用  40-53
  3.1 引言  40-41
  3.2 实验部分  41-42
    3.2.1 实验仪器及试剂  41
    3.2.2 实验过程  41-42
    3.2.3 乳液及涂料性能检测项目及方法  42
  3.3. 结果与讨论  42-52
    3.3.1 核壳单体、温度、乳化剂对乳液性能的影响  42-47
    3.3.2 水性聚氨酯-丙烯酸酯交联核壳乳液（PUA）的表征  47-49
    3.3.3 水性聚氨酯-丙烯酸酯交联核壳调湿涂料（PUA-C）的性能研究  49-52
  3.4 结论  52-53
4 水性聚氨酯-丙烯酸酯细乳液的制备及在调湿涂料中的应用  53-63
  4.1 引言  53
  4.2 实验部分  53-54
    4.2.1 实验仪器及试剂  53
    4.2.2 实验过程  53-54
    4.2.3 乳液及涂料性能检测项目及方法  54
  4.3 结果与讨论  54-62
    4.3.1 水性聚氨酯-丙烯酸酯细乳液（PU-PA）性能的考察因素  54-57
    4.3.2 水性聚氨酯-丙烯酸酯细乳液（PU-PA）的表征  57-58
    4.3.3 水性聚氨酯-丙烯酸酯复合调湿涂料（PU-PA-C）的性能研究  58-61
    4.3.4 水性聚氨酯-丙烯酸酯复合调湿涂料（PU-PA-C）的调湿性能研究  61-62
  4.4 结论  62-63
5 总结与展望  63-64
参考文献  64-71
硕士期间发表论文及参加科研项目  71-72
致谢  72

水性聚氨酯改性聚丙烯酸酯乳液及其调湿涂料

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