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高无机/有机比复合乳液性能研究

作　者: 徐永飞
导　师: 吉静
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料学
关键词: 有机无机复合乳液 聚丙烯酸酯 硅溶胶 水性涂料 核-壳结构
分类号: TB33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文采用原位乳液聚合方法合成了高二氧化硅含量,高无机/有机比聚丙烯酸酯/硅溶胶有机/无机复合乳液,研究了无机/有机比对复合乳液稳定性、复合乳液涂膜硬度、复合乳液涂膜耐水性等的影响。通过傅立叶红外光谱分析（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）、动态激光散射粒度分析仪（DLS）、差示扫描量热分析（DSC）、热失重（TGA）等手段对复合粒子的微观结构进行了表征,并且在乳胶漆的应用上做了初步探索。主要工作如下:1.研究了一系列无机/有机比对复合乳液及其涂膜性能的影响,发现乳液的储存稳定性随着体系的无机/有机比的增大而减小,而钙离子稳定性相反。涂膜的硬度、耐热性随无机/有机比的增大而增大,在一定范围内引入二氧化硅可以提高体系的耐水性。从综合因素考虑,体系的无机/有机比不应超过0.9002.经过透射电镜、傅立叶红外光谱等测试手段,分析得到复合乳液的乳胶粒子包含有二种核-壳包裹结构,其中含量较多的结构为:以SiO2粒子为壳,聚丙烯酸酯乳胶颗粒为核的核壳结构。核壳结构间存在化学键。复合乳液中除了核壳结构外,还有部分游离的二氧化硅粒子。通过动态激光散射粒度分析仪测试,可知乳液聚合得到的复合乳胶粒子尺寸在84～86nm之间,且粒径分布较窄。3.差示扫描量热分析显示,杂化复合乳液的可以降低玻璃化温度的,扩大了复合乳液的使用温度范围4.将制得的复合乳液应用于乳胶漆,涂料的性能测试显示,复合乳液乳胶漆在耐沾污性等方面较有优势,其潜在研究价值,有待对乳液性能和涂料配方的进一步研究。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-29
  1.1 引言  8-9
  1.2 有机/无机复合高分子乳液的分类  9
  1.3 有机/无机复合乳液合成机理  9-15
  1.4 常见的有机/无机复合乳液  15-17
    1.4.1 聚丙烯酸酯与纳米无机材料聚合的复合乳液  16
    1.4.2 含环氧官能基聚丙烯酸酯与纳米无机材料聚合的复合乳液  16-17
    1.4.3 聚醋酸乙烯酯与纳米无机材料聚合的复合乳液  17
  1.5 复合乳液的制备方式  17-26
    1.5.1 溶胶-凝胶法(sol-gel法)  17
    1.5.2 原位乳液聚合法  17-22
    1.5.3 共混法  22-23
    1.5.4 插层法  23-24
    1.5.5 对聚合过程的改进  24-25
    1.5.6 对无机粒子的表面改性  25
    1.5.7 对不同无机纳米粒子形态对聚合效果影响的研究  25-26
  1.6 对复合乳液的微观结构与机理分析的研究  26
  1.7 制备高SiO_2含量复合乳液  26-27
  1.8 无机组份的选择  27
  1.9 本课题研究内容  27-29
    1.9.1 论文选题的立论、目的和意义  27-28
    1.9.2 本课题的主要研究内容  28-29
第二章 无机/有机比对复合乳液涂膜硬度的影响  29-40
  2.1 原材料与实验程序  29-32
    2.1.1 主要原材料规格及来源  29
    2.1.2 实验仪器  29-30
    2.1.3 复合乳液配方  30
    2.1.4 乳液聚合程序  30-31
    2.1.5 涂膜的制备  31-32
  2.2 乳液及乳涂膜性能测试  32
  2.3 结果与讨论  32-40
    2.3.1 无机/有机比对复合乳液稳定性的影响  32-35
    2.3.2 无机/有机比对复合乳液涂膜硬度的影响  35-38
    2.3.3 无机/有机比对复合乳液涂膜耐水性的影响  38
    2.3.4 无机/有机比对复合乳液涂膜耐热性的影响  38-40
第三章 复合乳液的微观结构分析  40-55
  3.1 傅立叶红外光谱分析(FTIR)  41-42
  3.2 透射电子显微镜(TEM)  42-48
  3.3 粒径分布  48-49
  3.4 差示扫描量热分析(DSC)  49-50
  3.5 样品的包覆率的计算  50-53
  3.6 Zeta电位  53-55
第四章 硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液的应用  55-60
  4.1 引言  55-56
  4.2 原材料  56-57
  4.3 复合乳液涂料配方  57
  4.4 合成工艺  57-58
  4.5 硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳胶漆的性能测试  58-60
第五章 结论  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
研究成果及发表的学术论文  65-66
作者和导师简介  66-67
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  67-68

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料
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