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有机氟改性丙烯酸树脂的合成及其涂料的研究

作　者: 许丽敏
导　师: 陈美玲
学　校: 大连交通大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 防污涂料有机氟改性丙烯酸树脂纳米二氧化硅树脂包覆厚度
分类号: TQ637.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

船舶是主要的海洋交通工具。常年在海洋中航行的船舶因海洋生物的附着,会产生生物污损,造成巨大的经济损失。因此,必须采用一定的方法防治海洋生物对船舶的污损,在船底涂抹防污涂层是最行之有效的方法。随环保要求逐渐提高,开发新型环境友好型防污涂料尤为重要。本研究以低表面能防污涂料为研究目标,对防污涂料用有机氟改性丙烯酸树脂及纳米改性的低表面能防污涂料进行了研究。探讨了溶剂、引发剂、氟单体用量、软硬单体比例、树脂的合成工艺等对树脂性能的影响,对合成的有机氟改性丙烯酸树脂进行了红外检测、分子量测试,并用接触角测量仪等对树脂涂膜的常规性能进行测试,得到改性树脂的最佳配方及最佳合成工艺为:软硬单体比例1.08,G04单体含量占单体总量的16.7%,溶剂配比为醇类溶剂A 15%:芳香族溶剂A 60%:酯类溶剂A 25%,采用长时滴加有机氟单体的合成工艺。同时,对以该树脂为主要成膜物质制备的防污涂料进行了制备工艺的筛选,并用纳米二氧化硅、纳米碳管粉体对涂料进行改性,通过对涂料涂膜性能的检测以及涂膜表面的观察,确定了本研究中涂料的CPVC值约为0.3117,此点涂料配方为树脂44份、颜填料13份、纳米二氧化硅7份、溶剂36份,助剂适量;涂料的最佳制备工艺为:超声波分离纳米SiO215min,加入颜填料、溶剂,高速分散30min,加入树脂,低速分散30min ,研磨30min。本研究还进行了树脂对颜填料的包覆性相关计算、讨论了添加纳米颜填料构建微纳米结构对涂料涂膜接触角的影响等,得到具有微米——纳米阶层型结构的涂膜表面接触角大大高于单一结构表面接触角,性能最优异的涂料中树脂对颜填料的包覆厚度为L=0.01688μm ;纳米级颜填料的用量为7.246%;涂料的表面能最低为1.0374mN/m。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-23
  1.1 海洋生物污损  10-11
  1.2 船舶涂料发展历史  11-12
  1.3 船舶防污涂料的发展现状  12-14
    1.3.1 传统型船舶防污涂料  12-13
    1.3.2 环境友好型船舶防污涂料  13-14
  1.4 低表面能防污涂料  14-16
    1.4.1 有机氟树脂作为成膜物质的低表面能防污涂料  14-15
    1.4.2 有机硅树脂作为成膜物质的低表面能防污涂料  15-16
    1.4.3 氟硅树脂作为成膜物质的低表面能防污涂料  16
  1.5 有机氟涂料  16-21
    1.5.1 氟化学  16-17
    1.5.2 氟树脂  17
    1.5.3 氟树脂涂料  17-21
  1.6 本研究目的及意义  21
    1.6.1 研究目的  21
    1.6.2 研究意义  21
  本章小结  21-23
第二章材料与方法  23-43
  2.1 试验原材料  23-29
    2.1.1 成膜物  23-24
    2.1.2 溶剂(分散介质)  24-25
    2.1.3 颜填料  25-27
    2.1.4 助剂  27-29
  2.2 试验仪器、设备及工艺流程  29-31
    2.2.1 实验仪器及检测设备  29
    2.2.2 试验工艺流程  29-31
  2.3 有机氟改性丙烯酸树脂的合成  31-35
    2.3.1 有机氟改性丙烯酸树脂合成机理  31
    2.3.2 有机氟改性丙烯酸树脂的配方设计  31-34
    2.3.3 有机氟改性丙烯酸树脂合成工艺  34-35
  2.4 防污涂料的制备  35-39
    2.4.1 涂料的制备工艺  35-37
    2.4.2 纳米颜填料对涂料性能的影响  37-39
  2.5 涂膜制备工艺  39
  2.6 树脂性能表征  39-40
  2.7 漆膜及涂膜的性能检测  40
    2.7.1 漆膜及涂膜的接触角测定  40
    2.7.2 漆膜及涂膜的常规性能检测  40
    2.7.3 涂膜表面形貌的检测  40
    2.7.4 涂膜SEM 照片  40
  2.8 涂膜表面能的计算  40-41
  2.9 涂料的颜填料体积浓度PVC 的估算  41-42
  本章小结  42-43
第三章结果与讨论  43-66
  3.1 改性树脂的结构表征及性能测试  43-47
    3.1.1 红外光谱分析  43-45
    3.1.2 分子量分析  45-47
    3.1.3 树脂涂膜的性能  47
  3.2 树脂性能影响因素的探讨  47-53
    3.2.1 树脂配方对树脂性能的影响  47-52
    3.2.2 合成工艺对树脂性能的影响  52-53
  3.3 低表面能防污涂料的性能检测  53-54
  3.4 涂料制备影响因素的探讨  54-65
    3.4.1 制备工艺对涂料性能的影响  54-59
    3.4.2 涂料配方对涂料性能的影响  59-65
  本章小结  65-66
第四章讨论  66-80
  4.1 海洋生物附着机理  66-67
  4.2 本研究防污涂料的低表面能防污机理  67
  4.3 树脂对颜填料的包覆性探讨  67-71
  4.4 纳米级颜填料对接触角的影响及分析  71-79
  4.5 展望  79
  本章小结  79-80
结论  80-81
参考文献  81-85
攻读硕士学位期间发表的学术论文  85-86
致谢  86-87

有机氟改性丙烯酸树脂的合成及其涂料的研究

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