防锈型丙烯酸乳液的制备及性能表征研究开题报告

 2021-08-08 15:48:44

1. 研究目的与意义

为了测试各种不同配方的最终成品效果,前期单体配方的更改以及后期的改性等,取其最好的成品即粘度高,偏蓝,防水性好,刺激性气味小等特征,即为最好的成品为目的。

以甲基丙烯酸羟丙酯与五氧化二磷为原料制备了功能性磷酸酯单体。

以乙二醇丁醚为溶剂,在适宜的温度下用 aibn 引发自制磷酸酯单体与丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯等单体的自由基聚合反应,得到磷酸酯改性丙烯酸树脂,并将其制成水性防锈漆。

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2. 国内外研究现状分析

丙烯酯类共聚物乳液是丙烯酸酯类或甲基丙烯酯类与其它乙烯基酯类单体进行乳液聚合的产物。目前应用最多的是(甲基)丙烯酸酯类共聚物、醋酸乙烯/(甲基)丙烯酸酯类共聚物和苯乙烯/(甲基)丙烯酸酯类共聚物乳液[1]。随着丙烯酸酯类共聚物乳液的应用和研究进展以及环保要求的日益提高,丙烯酸酯类共聚物乳液广泛用作涂料成膜剂和纺织印染粘合剂,还广泛应用于日用化工、化学电源、功能膜、医用高分子、纳米材料以及水处理等方面,其用量与日俱增。

3. 研究的基本内容与计划

以五氧化二磷与甲基丙烯酸羟丙酯自制了功能性磷酸酯单体,并与丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯等单体,以偶氮二异丁腈为引发剂,在乙二醇丁醚中进行聚合,合成了改性丙烯酸树脂。将其与固化剂氨基树脂混合即得一种水性防锈漆。考察了原料用量对漆膜性能的影响,得到最优制备条件为:甲基丙烯酸羟丙酯与五氧化二磷的摩尔比为 2.0,磷酸酯用量(占单体总质量,后同)5%,丙烯酸用量 20%,甲基丙烯酸甲酯用量 35%。所得漆膜可耐 5% Clonal 溶液浸泡 30 d,冲击强度 50 kgcm,附着力 0 级,柔韧性 3 mm,铅笔硬度 HB。

将一定量的磷酸酯单体与设定量的丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯,以及 35%(单体质量分数,后同)的丙烯酸丁酯、5%丙烯酸羟丙酯单体和单体质量 2%的 AIBN 引发剂搅拌均匀,得到混合单体。设置水浴锅温度为 100 C,搅拌速率 50 r/s。待反应温度达 100 C,开始往装有 50%乙二醇丁醚的三口烧瓶中滴加混合单体,控制在1.5 h 内滴完。

4. 研究创新点

高性能乳液新产品具有生成聚合物相对分子质量大、反应速率快、污染小,设备及工艺过程简便等优点的乳液聚合越来越引起人们的重视。可作乳液基料的树脂包括醇酸、环氧、丙烯酸、聚氨酯和聚酯树脂等,其中丙烯酸酯乳液具有良好的耐候性、透明性、耐化学性和力学强度等优点,而且价格低廉,合成工艺简单,应用广泛且符合环保要求,因此使其在涂料工业得到了广泛应用。但由于自身结构的限制,存在一些缺陷,如硬度、抗污染性、耐溶剂性等方面有待改进之处。为克服上述缺陷并满足一些特定的需要,扩大其应用范围,对丙烯酸酯乳液进行改性成为研究热点。

一般来说,可以从两个方面对丙烯酸酯乳液进行改性:一是引入一些功能性单体对丙烯酸酯乳液进行改性,得到高性能的共聚乳液,二是引进环氧树脂、聚氨酯,有机硅、氟等基团对原有丙烯酸酯乳液的某些特殊性能进行改善。在研究过程中通常把这两个方面有机结合在一起,以提高丙烯酸酯乳液的性能。本节主要探讨环氧树脂、聚氨酯、有机硅、氟等对丙烯酸酯乳液性能的改性及其对乳液性能的影响。

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