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木器用自交联丙烯酸酯乳液的合成与应用

作　者: 刘玉鹏
导　师: 季永新
学　校: 南京林业大学
专　业: 林产化学加工工程
关键词: 丙烯酸酯乳液自交联金属离子自交联硬度耐水性
分类号: TQ630
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

现阶段水性木器涂料的主要问题就是漆膜的硬度不够、耐水性不高，在使用过程中极易造成漆膜的破坏，影响漆膜的装饰效果。本论文研究了通过在聚合物中引入交联基团，在涂膜干燥过程中发生交联，消除亲水基团，提高耐水性，且高交联密度提高了涂膜的硬度。在实验中，我们以OP－40、十二烷基硫酸钠作为复合乳化剂，其用量为3％时，反应过程稳定，过硫酸盐作为引发剂，采用半连续预乳化工艺合成了具有良好贮存稳定性的各种自交联苯丙、纯丙乳液。制备中所用官能团单体有GMA（羟甲基缩水甘油酯）、MAA（甲基丙烯酸）、NHMA（羟甲基丙烯酰胺）。其中官能团单体GMA与NHAM用量对涂膜的硬度都有影响，从耐水性角度讲，NHMA优于GMA。由实验得知：GMA与NHAM配合使用，当GMA含量为总单体量的3％，NHAM含量为单体量的2％时，乳液涂膜的硬度达2H、耐水性达96h以上、抗冲击及贮存稳定性都可以达到漆膜的标准。我们可以根据实际的涂膜需要，改变GMA与NHAM的含量，以获得符合要求的涂膜。同时合成了含DAAM（双丙酮丙烯酰胺）、丙烯酰胺的室温自交联乳液，在DAAM含量2％以上涂膜的硬度就达到了2H，但是不含其它官能团的这种乳液，耐水性较差，不适合于实际应用。在对金属离子自交联乳液的研究当中，由大量的实验得知：当MAA含量为6％，N-羟甲基丙烯酰胺含量为2％的乳液，加入的醋酸锌使Zn²⁺／COO^-摩尔比为0.5：1时，乳液涂膜后硬度达2H，耐水性达96h以上，其它涂膜性质符合漆类标准。另外我们还研究了Tg（玻璃化温度）对成膜助剂量的影响与Tg对乳液涂膜的机械性质的影响，Tg为45℃的乳液，在较低的室温下GAN自交联乳液成膜助剂的用量为10％，而金属自交联乳液的成膜助剂的用量要在16％左右。通过对各种自交联乳液的研究，得到的涂料树脂具有2H的硬度、耐水性达96h以上，其乳液贮存稳定性6个月以上。解决了当前木器用水性涂料普遍存在的硬度低、耐水性差的问题。

全文目录

第一章绪论  11-21
  1.1 水性涂料的发展  11-13
  1.2 水性木器涂料的市场及前景  13-15
  1.3 丙烯酸酯水性涂料的发展  15-16
  1.4 涂料用聚丙烯酸酯自交联乳液的现状  16-20
  1.5 本论文的研究目的、意义及主要内容  20-21
第二章含GMA与MAA的聚合乳液的制备及应用  21-41
  引言  21-22
  2.1 聚合工艺的选择  22-23
  2.2 实验部分  23-26
    2.2.1 主要仪器  23
    2.2.2 ST-BA-N-羟甲基丙烯酰胺-MAA乳液的合成  23-24
      2.2.2.1 主要原料及试剂  23
      2.2.2.2 乳液制备  23-24
    2.2.3 ST-BA-GMA乳液的合成  24
      2.2.3.1 主要原料及试剂  24
      2.2.3.2 乳液制备  24
    2.2.4 MMA-BA-N-羟甲基丙烯酰胺-MAA乳液的合成  24-25
    2.2.5 MMA-BA-GMA乳液的合成  25
    2.2.6 含GMA及MAA的ST-MMA-BA四元乳液的合成  25
    2.2.7 ST-BA-MAA乳液的制备  25
    2.2.8 MMA-BA-丙烯酰胺-MAA乳液的合成  25
    2.2.9 涂膜及性能试验  25-26
  2.3 结果与讨论  26-39
    2.3.1 优化乳化剂的量对稳定性的影响  26-29
      2.3.1.1 乳化剂的选择  26-27
      2.3.1.2 乳化剂量的变化对稳定性的影响  27-29
    2.3.2 交联单体羟甲基缩水甘油酯(GMA)的量对膜性能的影响  29-32
      2.3.2.1 GMA的量在ST-BA体系中对膜性能的影响  29-31
      2.3.2.2 GMA的量在MMA-BA体系中对膜性能的影响  31-32
      2.3.2.3 小结  32
    2.3.3 交联单体N-羟甲基丙烯酰胺(NHAM)对膜性能的影响  32-35
      2.3.3.1 NHAM在ST-BA体系中对膜性能的影响  32-34
      2.3.3.2 NHAM的量在MMA-BA体系中对膜性能的影响  34-35
      2.3.3.3 小结  35
    2.3.4 甲基丙烯酸对膜性能的影响  35
    2.3.5 基本体系中ST／MMA量的变化对涂膜的影响  35-36
    2.3.6 成膜助剂的用量与Tg的关系及Tg对涂膜的影响  36-39
  2.4 本章小结  39-41
第三章含DAAM乳液的制备及应用  41-48
  引言  41
  3.1 实验部分  41-42
    3.1.1 主要仪器  41
    3.1.2 ST-BA-DAAM乳液的合成  41-42
      3.1.2.1 实验原料  41-42
      3.1.2.2 乳液制备  42
    3.1.3 ST-BA-丙烯酰胺乳液的合成  42
      3.1.3.1 实验原料  42
      3.1.3.2 乳液制备  42
    3.1.4 涂膜  42
  3.2 结果与讨论  42-47
    3.2.1 DAAM不同含量时涂膜的各项性质  42-46
    3.2.2 成膜温度对涂膜的影响  46-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章含羧基乳液与金属盐离子的反应  48-57
  引言  48-49
  4.1 实验部分  49-50
    4.1.1 ST-BA-MAA乳液的合成  49
      4.1.1.1 实验原料及主要仪器  49
      4.1.1.2 乳液制备  49
    4.1.2 ST-BA-AA乳液的合成  49
    4.1.3 ST-BA-N-羟甲基丙烯酰胺-MAA乳液的合成  49
    4.1.4 涂膜  49-50
  4.2 结果与讨论  50-56
    4.2.1 Zn~(2+)／COO~-含量对涂膜的影响  50-54
      4.2.1.1 ST-BA-AA乳液中的影响  50-52
      4.2.1.2 ST-BA-MAA中的影响  52-53
      4.2.1.3 在ST-BA-N-羟甲基丙烯酰胺乳液中  53-54
    4.2.2 成膜助剂的用量与Tg的关系  54-56
  4.3 本章小结  56-57
第五章结论  57-59
参考文献  59-61

木器用自交联丙烯酸酯乳液的合成与应用

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