氟硅丙烯酸聚氨酯双组份涂料的制备与性能研究

发布时间：2020-10-17 21:58

　　 丙烯酸树脂具有优良的耐候性、成膜性好、耐化学品性佳、光泽饱满等特点,但也存在“热黏冷脆”,耐玷污性差等缺点。因此对其进行适当的改性必不可少。有机氟和有机硅材料具有优异的耐高低温性、耐腐蚀性、耐玷污性、疏水性等特点,用有机氟和有机硅对丙烯酸树脂进行改性能显著改善其性能。本文以丙烯酸酯类单体、有机氟单体、有机硅单体为聚合原料,通过乳液聚合法和溶液聚合法,分别制备得到水乳型氟硅丙烯酸树脂乳液与有机氟硅丙烯酸树脂溶液。再用异氰酸酯固化剂分别与两者交联固化,得交联固化涂膜。通过对树脂及树脂涂膜的测试表征,以期通过优化影响性能的各反应因素,得到性能优良的树脂涂料。采用乳液聚合法和预乳化聚合工艺,以丙烯酸酯类单体、有机氟单体、有机硅单体为共聚单体,合成制备得水乳型氟硅丙烯酸树脂乳液。并用异氰酸酯固化剂与其交联固化,得氟硅丙烯酸聚氨酯双组份涂层。研究了温度、时间、氟硅单体用量、乳化剂用量等因素对乳液性能的影响,并用红外光谱、热重分析、差示扫描量热分析,力学性能分析、扫描电镜等对涂膜进行测试表征。结果表明,反应温度在78～82℃,时间在6h左右,引发剂用量为0.4%～0.6%之间,乳化剂用量为3%～4%时,所得树脂乳液更优,并且所得交联固化膜具有良好的热稳定性、疏水性、力学性能。采用溶液聚合法和延迟滴加工艺,以丙烯酸酯类单体、有机氟单体、有机硅单体为原料,制备了有机氟硅丙烯酸树脂溶液。并用异氰酸酯固化剂与其交联固化,得氟硅丙烯酸聚氨酯双组份涂层。探讨了聚合工艺条件对树脂的影响,并对交联固化膜进行测试表征。结果表明,反应温度控制在82℃左右,反应时间选择7 h左右,引发剂AIBN的量为1.4%左右,有机氟G02量不超过14%,有机硅VSi量不超过9%时,所得氟硅丙烯酸树脂具有更好的性能。氟硅单体的加入有利于提高疏水性、降低吸水率,所得交联固化膜具有良好的疏水性、力学性能、耐化学性能。
【学位单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ630.1
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
中文文摘
绪论
    0.1 引言
    0.2 丙烯酸树脂
        0.2.1 丙烯酸树脂的发展历史
        0.2.2 丙烯酸树脂的特点
        0.2.3 丙烯酸树脂的类别
        0.2.4 丙烯酸树脂的应用前景
    0.3 丙烯酸树脂的聚合方法
        0.3.1 乳液聚合法
        0.3.2 溶液聚合法
        0.3.3 本体聚合法
        0.3.4 悬浮聚合法
    0.4 丙烯酸树脂的改性
        0.4.1 环氧树脂改性
        0.4.2 有机氟改性
        0.4.3 有机硅改性
        0.4.4 聚氨酯改性
        0.4.5 其他方法改性
    0.5 本论文的研究意义及创新点和研究内容
        0.5.1 本论文的研究意义及创新点
        0.5.2 本论文的研究内容
第一章 水乳型氟硅丙烯酸树脂乳液的合成
    1.1 引言
    1.2 实验部分
        1.2.1 实验原料
        1.2.2 实验仪器
        1.2.3 实验方法
    1.3 测试与表征
        1.3.1 红外光谱测试
        1.3.2 树脂乳液固含量、凝胶率及单体转化率测试
        1.3.3 凝胶渗透色谱测试
        1.3.4 乳液流变性能测试
        1.3.5 化学稳定性测试
        1.3.6 冻融稳定性测试
        1.3.7 机械稳定性测试
        1.3.8 稀释稳定性测试
        1.3.9 储藏稳定性测试
    1.4 结果与讨论
        1.4.1 FT-IR分析
        1.4.2 反应工艺条件分析
        1.4.3 树脂乳液相对分子质量分析
        1.4.4 树脂乳液流变性能分析
    1.5 本章小结
第二章 水乳型氟硅丙烯酸聚氨酯双组份涂层的制备
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 氟硅丙烯酸聚氨酯双组份涂层的制备
    2.3 测试与表征
        2.3.1 红外光谱测试
        2.3.2 差示扫描量热分析测试
        2.3.3 热重分析测试
        2.3.4 涂层水接触角测试
        2.3.5 涂层吸水率测试
        2.3.6 涂层力学性能测试
        2.3.7 涂层耐化学性能测试
        2.3.8 涂层扫描电镜测试
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 FT-IR分析
        2.4.2 差示扫描量热分析
        2.4.3 热稳定性分析
        2.4.4 涂层水接触角分析
        2.4.5 涂层吸水率分析
        2.4.6 涂层力学性能分析
        2.4.7 涂层耐化学性分析
        2.4.8 涂层扫描电镜分析
    2.5 本章小结
第三章 有机氟硅丙烯酸树脂溶液的合成
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验方法
    3.3 测试与表征
        3.3.1 红外光谱测试
        3.3.2 树脂固含量及单体转化率测试
        3.3.3 凝胶渗透色谱测试
        3.3.4 热重分析测试
        3.3.5 涂层水接触角测试
        3.3.6 涂层力学性能测试
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 FT-IR分析
        3.4.2 反应工艺条件分析
        3.4.3 树脂相对分子质量分析
        3.4.4 树脂热稳定性分析
        3.4.5 涂层水接触角分析
        3.4.6 涂层力学性能分析
    3.5 本章小结
第四章 有机氟硅丙烯酸聚氨酯双组份涂层的制备
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 氟硅丙烯酸聚氨酯双组份涂层的制备
    4.3 测试与表征
        4.3.1 红外光谱测试
        4.3.2 差示扫描量热分析测试
        4.3.3 热重分析测试
        4.3.4 涂层吸水率测试
        4.3.5 涂层水接触角测试
        4.3.6 涂层力学性能测试
        4.3.7 涂层耐化学性能测试
        4.3.8 涂层扫描电镜测试
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 FT-IR分析
        4.4.2 差示扫描量热分析
        4.4.3 热稳定性分析
        4.4.4 涂层吸水率分析
        4.4.5 涂层水接触角分析
        4.4.6 涂层力学性能分析
        4.4.7 涂层耐化学性分析
        4.4.8 涂层扫描电镜分析
    4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
个人简历

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本文编号：2845357