毕业纳米二氧化硅塑料涂料的研制.docx

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1、：0819992011年4月1日摘要采用核壳乳液聚合工艺和功能单体对乳液进展改性，制备了具有核/壳构造的苯丙乳液，与纳米二氧化硅复合，得到高性能的水性纳米复合塑料涂料。介绍其涂膜硬度到达3H以上，耐热在IO(TC沸水中不回粘，耐水性好、饱满度高的特点。关键词：水性塑料涂料；纳米二氧化硅；核壳乳液聚合SummaryAdoptcore-shellemulsionpolymerizationprocessandfunctionalmonomer,preparationofemulsionmodifiedwiththecore/shellstructureandstyrene-acryliclatex

2、withnano-silicacompound,gethighperformanceofwaterbornenanoplasticcoating.Introducedthecoatinghardnessof3H,heat-resistantin100aboveinboilingwaternotreturnsticky,goodwaterresistance,chubbinesshighcharacteristic.Keywords:water-borneplasticcoatings;Nano-silica;Core-shellemulsionpolymerization目录前言3一.实验局部

3、3一）试齐U3二）苯丙核壳乳液的合成3二结果与讨论4一)乳化体系的影响4二)偶联剂对乳液性能的影响5三)纳米组分用量对涂料性能的影响6三总结7致谢7参考文献7前言涂料工业是严重的污染源之一,全世界因生产溶剂型涂料每年排放到大气中的有机溶剂约IoOo万t。随着人类对环保及能源的重视，世界各国相继对涂料VoC严格控制，促进了水性涂料的开展小2)。本文采用核壳乳液聚合工艺研制了一种硬度高、耐热性强、不回粘、饱满度高和耐水、耐醉性好的水性塑料涂料。该涂料在低温烘烤下成膜，可应用于ABS、PVC等常规塑料器件上。一.实验局部一)试剂丙烯酸酯类、苯乙烯和甲基丙烯酸等单体，化学纯工业品；双丙酮丙烯酰胺(DA

4、AM)和己二酸二酰月井，进口工业品；偶联剂KH550和KH570,丹阳市晨光偶联剂工业品。二)苯丙核壳乳液的合成(1)预乳化：将蒸储水加到三口烧瓶中，参加乳化剂，在富转速下搅拌一段时间，参加单体,充分搅拌后即得预乳液；(2)种子乳液聚合：将装有搅拌器、回流冷凝等的四口瓶置于装有控温装置的水浴中，参加蒸储水、乳化剂、局部预乳液、碳酸氢钠，恒温水浴加热搅拌下使其充分溶解，升温到80,将搅拌调到较低转速，参加局部引发剂，待乳液呈蓝相后，开场滴加单体；(3)壳聚合：在80下，向上述乳液中滴加预乳化的壳单体、剩余引发剂和功能单体，严格控制各个量的速度和时间，反响温度保持恒定；加料完毕后，体系升温到88C

5、左右，保温0.5h,然后降温到68C,参加叔丁基过氧化氢和亚硫酸钠，反响lh；最后降温到40,加氨水调PH值，出料过漉。（4）塑料涂料的配制：在搅拌下向上述核壳乳液中参加纳米二氧化硅分散体、润湿分散剂、消泡剂等助剂，高速搅拌Ih,然后用氨水调节PH至88.5,搅拌O.5h,过滤后即得到水性纳米复合塑料涂料。涂膜常温枯燥或低温烘烤，测定其性能。性能指标见表1。表1水性纳米塑料涂料性能指标检测工程测试结果外观乳白色、呈蓝光固含量/%49.2黏度/(mPa.s)560硬度3H耐水性/d30耐热性1沸水）不回粘残渣量/g0.3表干时间min12固化时间/h24储存稳定性（12个月）良好附着力/%100

6、二.结果与讨论一）乳化体系的影响在其它条件一定时，乳化剂的类型和用量是影响乳液聚合稳定性、聚合反响速率、乳液黏度、粒径、涂膜力学性能及耐水性等的重要因素。乳化剂使单体在水相介质中分散成微小的单体珠滴、提供引发聚合反响的场所，使聚合反响后形成稳定乳胶粒子。非离子乳化剂增加乳液的化学稳定性，但对聚合反响速度有一定的影响，单独使用易出现沉淀和凝块；阴离子乳化剂能使聚合物的外表带负电荷，使聚合物相互排斥，降低粒径，提高其分散稳定性和增加乳液黏度,单独使用化学稳定性较差。因此将非离子型乳化剂和阴离子乳化剂复合使肋可以获得较好的乳化效果。试验中选用了复合乳化体系，其研究结果如表2所示。表2乳化剂2A-I/

7、oP-10/OS用量对乳液性能的影响检测工程复合乳化剂的总用量（W）/%2.233.23.84残渣量/g21.61.21.11.2黏度(mPa.s)1252506009801475固含量/%46.247.448.547.846.6变蓝时间min4038363635乳液外观浅蓝光浅蓝光浅蓝光浅蓝光浅蓝光由表2可以看出，乳化剂用量对乳液的黏度、残渣量、外观都有一定的影响。随着乳化剂用量的增加，乳液的残渣量逐渐减少，而乳液黏度单调变大，变蓝时间缩短。这是因为复合乳化剂用量增大时，体系生成的胶束数目增多，引发和反响速度加快，变蓝时间缩短，说明乳液生成适宜的种核，乳胶粒子数目增多、残渣量变少、固含量增大

8、、乳液的粒径变大、粒子的比外表积增、体系的黏度增大。当乳液用量超过临界胶束浓度时,过多的乳化剂已不起作用，反而会增加涂膜的吸水率，因此，乳化剂用量以单体总量的3.8%为好。二)偶联剂对乳液性能的影响硅烷偶联剂是一类分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物,可用YSiX,通式表示。式中丫为非水解基团，包括NH,、SH.NHsNCo等官能团；X为可水解基团，包括OMe、OEt等。Y中所带的官能团容易和有机聚合物中的官能团，如OH、NH,、SH、COOHsNCo等反响，从而使硅烷和有机聚合物连接；当硅官能团水解时，贝JSiX转化成SiOH,并生HXoSi-OH即可与基料中的.COOH、一OH

9、或与基材外表形成键合作用，增加涂料的交联密度，增强附着力，提高涂料耐水性和硬度。硅烷偶联剂对涂料性能的提高与其种类及用量、塑料基材的特性以及应用的场合、条件等有关，是利用烷基偶联剂KH550和KH570对涂料进展改性，到达改善涂料的耐水性和提高附着力的目的。烷基偶联剂KH550和KH570对乳液耐水性的影响见表5、表6。表5硅烷基偶联剂KH-550对乳液耐水性的影响检测KH550用量(W)/%检测工程0123耐水性/d0.5303020附着力/%9098100100表6硅烷基偶联剂K11-570对乳液耐水性的影响检测检测工程KH570用量(w)/%耐水性/d0.51085附着力/%909498

10、100O123由表5、表6的结果说明：随着硅烷基偶联剂用的增加，乳液耐水性先变好后又变差，硅烷基偶联KH一550比硅烷基偶联剂KH-570的效果要好，因此，选取硅烷基偶联剂KH550,其用量为1%2%。三)纳米组分用量对涂料性能的影响热塑性水性塑料涂料交联缺乏决定了其硬度不高，因此，水性塑料涂料硬度和耐醇性也成为其应用中的障碍。在水性塑料涂料中引入纳米二氧化硅，利用纳米二氧化硅的外表活性羟基与涂料基料中的功能端基反响,形成交联网络构造，以期到达提高硬度和耐醇性的目的。纳米组分用量对塑料涂料性能的影响见表71,表7纳米组分用量对塑料涂料性能的影响纳米组分用量(w)/%检测工程0123硬度2H3H

11、23H23H耐乙醇擦洗/次50120160200耐温性能/7080100110由表7可以看出，参加1%以上的纳米二氧化硅塑料涂料的硬度和耐醇性提高最大，硬度到达了；参加3%的二氧化硅时，性能到达最正确。这是由纳米二氧化硅外表大量活性羟基与涂料基料中的能端基反响，形成交联网络构造，增加涂料的交联度，提高了涂料的综合性能。三.总结除了上诉几种影响因素以外，还有些影响因素，比方功能单体的影响，引发体系的影响,交联单体对乳液的影响等等。采用核壳乳液聚合工艺和氧化复原分段引发相结合的引发体系,选择适宜的缓冲剂和复合乳化剂，参加功能单体MAA、HM、交联单体DMMA和硅烷偶联剂参与共聚，合成了具有核/壳构

12、造的苯丙乳液。通过配方设计、工艺选择，引入纳米二氧化硅、交联剂和偶联剂对乳液性能进展改性，制得硬度在3H以上、耐热120不回粘、耐醇性能好的水性纳米复合塑料涂料。致谢感谢这三年陪我一起成长的教师,同学还有朋友们.希望以后的将来我们还能一起奋斗.祝:大家工作顺利,幸福安康.参考文献：1 .刘杰凤，吴跃焕，杨卓如.木器漆用苯丙微乳液的研制.化学建材,2003(4)：5-72 .胡智华，人民币宇，江燕斌.功能性单体制备丙烯酸酯乳液聚合稳定性研究.涂料工业,2003(6)：14183 .李兴明.水性木器漆.中国涂料，2004(2)：30314 .张径，杨玉昆.以二氧化硅纳米离子为种子的甲基丙烯酸甲酯乳液聚合.化学与粘合,2001(1)：1-7