苯丙乳液的改性及性能研究

摘要

目前人们对生活品质的要求在不断提高，绿环保的理念深入人心，苯丙乳液作为水性涂料的成膜物质具有污染小，成膜温度低，粘结强度高等优点。但是在耐水性，防腐性，耐磨性等方面存在一些不足，因此对其进行功能化改性受到了广泛的重视。

厨师帽本文首先综述了近年来石墨烯，有机硅，有机氟，自交联单体等功能性原料改性丙烯酸酯乳液的研究进展，同时详细的介绍了改性后的丙烯酸树脂乳液的应用，并对今后的发展进行展望。其次利用不同的功能单体对苯丙乳液进行改性，并对制备的乳液的性能进行一系列的分析和研究。研究结果表明，采用羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺/己二酸二酰肼、乙烯基三乙氧基硅烷为交联单体，当羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸含量为5%时，乳液的吸水率达到最低; 双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼比例为1:1时，乳胶膜的交联度最大; 乙烯基三乙氧基硅烷含量为4%时，乳胶膜表现出了优异的耐热性能，且乳液及乳胶膜的综合性能达到最好。最后采用KH560、KH570和KH590三种硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行表面修饰，然后通过机械共混的方法将功能化氧化石墨烯添加到苯丙乳液中完成对苯丙乳液的改性。结果表明，KH560、KH570和KH590添加量分别为0.5%、0.7%、0.3%时，乳液的防腐蚀性能、耐介质性和耐盐雾性能达到最优。研究还发现，采用反应型乳化剂SR-10，且当叔碳酸乙烯酯和苯乙烯的质量比为1:9时乳液的吸水率最低，乳液和乳胶膜的综合性能最好。

关键词苯丙乳液；自交联；氧化石墨烯；硅烷偶联剂；叔碳酸乙烯酯

Abstract

In recent years, people's requirements for quality of life are constantly improving, and the concept of green environmental protection is deeply rooted in people's minds. As a film-forming substance for water-based paints, styrene-acrylic emulsion has advantages of low pollution, low film forming temperature and high bonding strength. However, styrene-acrylic emulsion has some shortcomings in water resistance, corrosion resistance and wear resistance, so its functional modification has received extensive attention.

First, the research progress of acrylate emulsion modified by graphene, silicone, organic fluorine and self-crosslinking monomer in recent years were reviewed in this paper. The application of modified acrylic resin emulsion was introduced in detail, and the future development was prospected. Then styrene-acrylic emulsion was modified by different functional monomers, and the properties of the prepared emulsions were analyzed and studied. The results showed that the water absorption rate of the emulsion was the lowest when the amount of hydroxymethylacrylamide/acrylic acid was 5%, using hydroxymethylacrylamide/acrylic acid, diacetoneacrylamide/adipic acid dihydrazide and vinyltriethoxysilane as crosslinking monomers; when the ratio of diacetone acrylamide to diacylhydrazide adipate was 1:1, the crosslinking degree of latex film was the highest; and when the

content of vinyltriethoxysilane was 4%, the latex film showed excellent heat resistance, and the comprehensive properties of the latex and the latex film were the best. Finally, three silane coupling agents KH560, KH570 and KH590 were used to modify the surface of graphene oxide, and then functional graphene oxide was added to styrene-acrylic emulsion by mechanical blending to achieve the modification of styrene-acrylic emulsion. The results showed that the anti-corrosion, medium resistance and salt spray resistance of the emulsion were the best when the dosages of KH560, KH570 and KH590 were 0.5%, 0.7% and 0.3% respectively. It was also found that when reactive emulsifier SR-10 was used and the mass ratio of tertiary vinyl carbonate to styrene was 1:9, the water absorption rate of the emulsion was the lowest, and the comprehensive properties of the emulsion and the latex film were the best.

Key words Styrene-acrylic Emulsion；Self-crosslinking；Graphene oxide；Silane coupling agent；Vinyl tertiary carbonate

摘要 ·································································································· I Abstract ······························································································· III 第章绪论

1 (1)

1.1 概述 (1)

1.2 丙烯酸乳液的功能化改性 (1)

1.2.1 石墨烯改性 (1)

水塔水位控制系统1.2.2 环氧树脂改性 (2)

羟甲基丙烯酰胺

1.2.3 有机硅改性 (3)

1.2.4 有机氟改性 (3)

1.2.5 其他方法改性 (4)

1.3 自交联单体对丙烯酸乳液的改性 (5)

1.3.1 羟甲基丙烯酰胺及其衍生物的交联体系 (5)

1.3.2 酮肼的交联体系 (5)

1.3.3 甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）交联体系 (6)

1.4 功能性丙烯酸乳液的应用 (7)

1.4.1 功能性涂料 (7)

1.4.2 粘合剂 (7)

1.5 展望 (7)

1.6 本本本的研究目的及意本 (8)

1.7 本本本的本要研究内容 (8)

1.8 本论文的本本本本 (8)

第2章含氟自交联苯丙乳液的改性及性能研究 (9)

2.1 概述 (9)

实实部分

2.2 (9)

2.2.1 实实原料和实实设备 (9)

2.2.2 乳液的合成 (11)

2.2.3 性能测试 (12)

2.3 结果与结论 (13)

2.3.1 N-MA/AA对乳液性能的影响 (13)

2.3.2 DAAM和ADH对乳液性能的影响 (19)

2.3.3 硅氧烷（VTES）对乳液性能的影响 (22)

2.4 本章小结 (27)

第3章石墨烯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (29)

3.1 概述 (29)

3.2 实实部分 (29)

3.2.1 实实原料和试实设备 (29)

3.2.2 实实过程 (30)

3.2.3 性能测试 (31)

3.3 结果与结论 (32)

3.3.1 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的红外分析 (32)

3.3.2 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的热重分析 (34)

3.3.3 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的接触角分析 (35)

3.3.4 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的扫描电镜分析 (36)

3.3.5 不同硅烷偶联剂功能化的氧化石墨烯改性苯丙乳液的性能分析 (37)

3.4 本章小结 (41)

第4章叔碳酸乙烯酯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (43)

4.1 引引 (43)

4.2 实实部分 (43)

4.2.1 实实原料和实实设备 (43)

4.2.2 乳液的合成 (44)

4.2.3 性能测试 (45)yig滤波器

4.3 结果与结论 (45)

4.3.1 不同叔碳酸乙烯酯含量对苯丙乳液的影响 (45)

4.3.2 不同乳化体系对苯丙乳液的影响 (49)

4.4 本章小结 (53)

结论 (55)

参参文献 (57)

攻攻硕士学位期攻所发表的论文 (63)

致谢 (65)

滤菌器

第1章绪论

1.1概述

近年来全球范围内环保法规的收紧，政府对涂料行业有机化合物（VOC）的排放量提出了更加严格的要求。为了全方位消除涂料行业VOC排放，引领涂料行业发展和结构向绿环保方向转型，水性涂料凭借其独特的优势被广泛的研究，其中高性能水性涂料的专用树脂成为影响水性工业漆发展和涂装的瓶颈。开发综合性能优异的水性树脂，是今后该领域发展的本要方向。

环保型水性树脂本要包括醇酸树脂体系、聚氨酯体系、丙烯酸体系、环氧树脂体系等，其中丙烯酸树脂体系在近年来以其良好的综合性能，成为所有水性涂料中发展较快，应用较成熟的产品。水性丙烯酸酯乳液本要以丙烯酸或其相应的酯类作为本要反应原料，通过乳液聚合的方法制备而成的具有良好水溶性的高分子聚合物[1]。凭借其优异的耐候性，耐腐蚀性，韧性，光学透明度和环境友好性。广泛的应用于涂料粘合剂、功能膜、生物医学、日用化工等领域[2-8]。

丙烯酸酯乳液迅速发展的同时，自身也存在一些缺点，比如成膜干燥时攻较长，低温变脆，高温易变粘稠，耐水性差[9]等。为了使丙烯酸乳液得到更广泛的应用，对其进行功能化改性受到关注。

1.2 丙烯酸乳液的功能化改性

在乳液聚合的过程中加入功能性单体对丙烯酸酯乳液进行改性，如含氟单体、改性石墨烯、有机硅单体、自交联单体等，这些功能性单体参加乳液的聚合反应中实现丙烯酸树脂的功能化改性，自交联单体的加入使乳液在聚合过程中交联或者在涂膜的过程中发生交联反应，形成更加致密的乳胶膜，从而达到改性的目的。使丙烯酸酯乳液的综合性能的到明显提高。

1.2.1 石墨烯改性

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石墨烯作为一种本型材料, 具有优异的耐老化性、疏水性、屏蔽性，添加少量石墨烯到聚合物中就能改善材料性能。石墨烯改性丙烯酸酯乳液可以分为物理共混与原位聚合两种方法。

胡楠[10]等通过物理共混法将氧化石墨烯（GO）与水性丙烯酸乳液进行掺杂制备抗静电涂层，探究了GO的含量对涂层性能的影响。研究发现，当GO的质量分数在3.5%时，涂层冲击和耐老化性能达到最佳，体积电阻率达到最低值。

Kugler等[11]采用物理混合的方法制备了石墨烯以及混合碳纳米填料改性的丙烯

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