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聚硅氧烷——丙烯酸酯共聚乳液的研究

作　者: 刘志宏
导　师: 吴自强
学　校: 武汉理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 乳液聚合聚硅氧烷乳液共聚聚丙烯酸酯乳液核壳结构性能测试
分类号: TQ633
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

本篇论文主要研究了一种有机硅改性丙烯酸酯乳液的制备方法及其合成原理，目的是把它用作为高性能外墙涂料的基料。制备过程主要包括两部分的内容：第一部分内容是聚硅氧烷乳液的合成，即八甲基环四硅氧烷在乳液状态中，酸性条件下开环聚合制成聚硅氧烷乳液。在聚合过程中掺入了各种少量的带乙烯基的三烷氧基硅烷(WD—20,WD—21或WD—70)，以增加聚硅氧烷与聚丙烯酸酯的相容性。该部分着重讨论了复合乳化剂体系和催化剂的选择。初步确定了乳化剂体系为十二烷基苯磺酸钠和OP—10的复合体系，其总用量为3.0％—4.0％。且实验表明当阴离子型和非离子型的质量比为2：1—1：1，及催化剂选定为十二烷基苯磺酸时硅乳的聚合稳定性良好。还重点探讨了三种不同种类的带乙烯基团的三烷氧基硅烷自身的特点，包括其水解缩聚的相对快慢和乳液均聚能力的大小，并讨论了其不同种类和不同用量对聚合稳定性的影响。结果发现：WD水解交联反应速度的相对大小是，WD—21＞WD—70＞WD—20；聚硅氧烷乳液聚合中，添加WD—21和WD—70可明显加快硅乳聚合反应的速度，提高其聚合稳定性和聚硅氧烷的固含量，所以在硅乳聚合中选用WD—21最佳，WD—70其次，不宜选用WD—20。第二部分的内容则是在硅乳种子乳液的基础上进行丙烯酸酯的自由基乳液聚合。通过制定正交试验，极差分析和位级趋势分析，讨论了各因数，包括催化剂用量，带乙烯基三烷氧基硅烷用量，丙烯酸用量和硬单体(MMA)／软单体(BA)对乳液聚合稳定性，成膜性能和涂膜性能等的影响，从而得出具有适量的聚硅氧烷含量，聚合和贮存稳定，成膜性好以及涂膜强度好的外墙涂料的基料。运用红外光谱分析的方法证实了硅丙乳液聚合中改性的基本原理；用透射电镜和示差扫描量热法揭示聚硅氧烷在聚丙烯酸酯中的分散状态和微观结构；结果表明：通过调节聚硅氧烷在聚丙烯酸酯中的含量，可得到分子水平相容到核状分散等不同分散结构的硅丙树脂涂膜。

全文目录

第一章前言  8-15
  §1．1 发展高性能环保外墙涂料的必要性  8
  §1．2 乳液聚合简介  8-10
    1．2．1 乳液聚合概念  8-9
    1．2．2 乳液聚合特点  9-10
    1．2．3 乳液聚合技术进展  10
  §1．3 硅丙乳液现状及存在的问题  10-13
    1．3．1 硅丙树脂的优异性能  11
    1．3．2 硅丙涂料的现状  11-12
    1．3．3 现有硅丙乳液的制备方法  12-13
  §1．4 本选题的目的，意义和内容  13-15
第二章聚硅氧烷乳液的研究  15-26
  §2．1 引言  15-16
  §2．2 实验部分  16-17
    2．2．1 实验原料  16
    2．2．2 实验仪器及设备  16
    2．2．3 实验步骤及主要配料  16
    2．2．4 主要测试项目  16-17
  §2．3 结果与讨论  17-24
    2．3．1 复合乳化剂体系及用量范围的确定  17-18
    2．3．2 带乙烯基的三烷氧基硅烷自身的特点及对硅乳聚合的影响  18-23
    2．3．3 催化剂对硅乳聚合的影响  23-24
  §2．4 第二章小节  24-26
第三章聚硅氧烷改性丙烯酸酯乳液的合成  26-51
  §3．1 引言  26
  §3．2 实验部分  26-32
    3．2．1 实验原材料  26
    3．2．2 实验仪器及测试设备  26-27
    3．2．3 实验步骤及方案  27-30
    3．2．4 主要的测试项目  30-32
  §3．3 结果与讨论  32-49
    3．3．1 正交试验数据及结果  32-36
    3．3．2 各因素对乳液和涂膜性能的影响  36-42
    3．3．3 红外光谱测试结果及分析  42-44
    3．3．4 透射电镜测试结果及分析  44-46
    3．3．5 玻璃化转变温度测试结果及分析  46-49
  §3．4 第三章小结  49-51
第四章结论  51-53
参考文献  53-57
致谢  57-58
附录研究生期间发表的论文  58

聚硅氧烷——丙烯酸酯共聚乳液的研究

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