木器漆用核壳结构聚丙烯酸酯乳液的制备及改性研究

发布时间：2020-05-15 09:34

【摘要】：目前,水性涂料已逐步取代了溶剂型涂料。水性木器涂料中常用的是丙烯酸树脂,但是相对于溶剂型树脂,常规的丙烯酸树脂存在硬度低及耐水性差等缺点。本文利用粒子设计对丙烯酸树脂结构进行设计,制备出硬核软壳的核壳结构型丙烯酸酯乳液,研究并完善高性能乳液的设计方法。接下来利用自交联与纳米硅溶胶共混两种方式对核壳结构丙烯酸酯乳液进行改性,研究了改性后的乳液及其涂膜的性能、复合乳液的稳定性以及乳胶膜的性能,研究结果可为制备性能优异的聚丙烯酸酯乳液和水性涂料提供理论依据。具体研究内容如下:(1)采用预乳化、半连续、种子乳液聚合法,制备出具有硬核软壳的核壳型聚丙烯酸酯乳液。对核软硬单体组成、壳软硬单体组成及核壳比对核壳结构的聚丙烯酸酯乳液及其涂膜性能进行了研究,结果表明核壳结构的组成对乳液及其涂膜的性能有显著的影响。可通过对其结构组成的设计,制备出可室温成膜且其涂膜性能较好的聚丙烯酸酯乳液。TEM表明,乳液胶粒具有明显的核壳结构,同时涂膜热机械性能表明,核和壳两部分可共同调控其涂膜的机械性能。(2)自交联改性,将双丙酮丙烯酰胺(DAAM)功能单体引入聚丙烯酸酯分子链中,并添加已二酸二酰肼(ADH)作为交联剂,可制备出室温自交联型聚丙烯酸酯乳液。通过乳液稳定性,凝胶率及其涂膜的吸水率、拉伸强度及断裂伸长率、TG等指标,考察了 DAAM交联单体的加入方式及其加入量对乳液稳定性的影响,及DAAIM/ADH的配比对乳液及其涂膜性能的影响。结果表明:交联单体DAAM在壳层加入,其交联效率最高;当其加入量大于5%时,乳液聚合过程凝胶率增长最快;DAAM-ADH的质量配比为1:1时,其涂膜性能最佳;随着DAAM-ADH体系的引入,其涂膜的拉伸性能、硬度及TG均上升。因此,自交联改性很大程度上提升了乳液涂膜的性能。(3)硅溶胶共混改性,通过溶胶一凝胶法,制备出KH560和KH570硅溶胶。将所制得的硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液进行物理共混制备出纳米硅溶胶改性聚丙烯酸酯的复合乳液,研究不同纳米硅溶胶的掺杂量对其复合乳液稳定性及其涂膜性能的影响。结果表明:随着纳米硅溶胶添加量的增加,KH570硅溶胶掺杂的复合乳液储存稳定性最差,当其掺杂量超过3%,拉伸强度出现下降趋势;KH560硅溶胶的掺杂,则大大提升了涂膜的拉伸强度,降低了涂膜的吸水率;两种纳米硅溶胶掺杂的聚丙烯酸酷涂膜的热稳定性均显著提升。综合分析,KH560纳米硅溶胶作为聚丙烯酸酷的改性材料,其性能较好。
【图文】：

聚合装置,实验方法,示意图,聚丙烯酸酯乳液

２．３．１核壳聚丙烯酸酯乳液的制备逡逑乳液聚合过程是在配有机械搅拌器、温度计、回流冷凝管和分液漏斗的５００ｍｌ四口逡逑烧瓶中进行，通过恒温水浴控制聚合反应温度。如图２－２所示，采用两段种子乳液聚合逡逑法合成聚丙烯酸酯乳液。设定不变量：引发剂过硫酸铵为０．５％，缓冲剂碳酸氢钠为逡逑０．５％，丙烯酸（ＡＡ）和丙烯酸羟丙酯（ＨＰＭＡ）为功能单体，，分别为２％，１．５％。对其变量逡逑－８邋－逡逑

核壳,聚丙烯酸酯乳液,图片

研宄核壳聚丙烯酸酯性能的研究做了前期准备。逡逑２．４．１核壳聚丙烯酸醋乳液乳胶膜ＴＥＭ及ＤＬＳ分析逡逑在本研宄中，采用了预乳化两阶段饥饿态种子乳液聚合法制备核壳型乳液，如图２－逡逑２所示。饥饿滴加法有利于第二阶段单体在核乳胶粒表面发生聚合反应，限制其聚合位逡逑置，可抑制二次单体的形成。逡逑■＿逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑（ｃ）逦（ｄ）逡逑图２－３核壳聚丙烯酸酯乳液ＴＥＭ图片（核壳比为５／５）逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋ＴＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｏｄｕｃｅｄ邋ＣＳ邋ｌａｔｅｘ邋ｐａｒｔｉｃｌｅｓ邋（ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ邋ｒａｔｉｏ邋＝邋５／５）．逡逑图２－３是饥饿滴加法制备的核壳型聚丙烯酸酯乳胶粒典型ＴＥＭ图片。ＴＥＭ图中，逡逑第一阶段核聚合物相颜色较浅，而第二阶段壳聚合物相颜色较深，这是由于壳部分是复逡逑合单体组成的，染色剂磷钨酸对这两种复合单体的亲和性不同，染色观察到的现象受结逡逑构影响。采用磷钨酸（ＰＴＡ）进行漂浮染色，背景色为深色。在酸性条件下，ＰＴＡ主要逡逑与软单体组成的部分有较大的亲和性而显深色？。图２－３中，用酸性ＰＴＡ染色的乳胶粒逡逑中
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ637

【参考文献】