纤维素基水性高分子乳液的制备与性能研究

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1、１０７０：８论文分类号：２学校代码１５０学号：８００９飧蚤＃裁ＡｆＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文＇ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｒｅｅｇ纤维素子繊制备与性能聽４ＷＪＩ学科名称：纖学论文提交日期：２〇１８年３月论文答辩日期：２０１８年５月■学位授予单位：陕西科技大圓ＨＩ｜ＩＩＩ圓—匪申请理学硕士学位论文论文题目：纤维素基水性高分子乳液的制备及性能研究学科门类：理学一级学科：化学培养单位：化学与化工学院硕士生：陈卓

2、导师：苏秀霞教授2018年5月StudyonPreparationandPropertiesofWaterborneEmulsionbasedonCelluloseDerivativesAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofScienceByZhuoChenThesisSupervisor:ProfessorXiuxiaSuMay2018纤维素基水性高分子乳液的制备及性

3、能研究摘要传统溶剂型硝基涂料由于其易干燥、装饰性优良，受到了广泛的应用。然而，溶剂型涂料含有大量挥发性有机物（VOC），不仅危害人体健康，而且污染大气环境。因此，研究开发以水为介质，绿色环保、VOC含量几乎为零的水性涂料成为高分子材料行业发展的主要方向。本论文引入新一代亲水扩链剂二羟甲基丁酸（DMBA）为亲水试剂，分别以硝化纤维素（NC）及醋酸纤维素（CA）为成膜物质，利用羟基（-OH）与异氰酸酯基（-NCO）的预聚反应，将亲水性的羧酸盐基团引入纤维素分子上，制备绿色环保的自乳化型水性化高分子乳液。为了提高乳液及涂膜的综合性能，文中采用丙烯酸（AA）、丙烯酸

4、羟乙酯（HEMA）、含氟丙烯酸酯（FA）共聚物为亲水基制备出自乳化型水性硝化纤维乳液。本论文主要研究工作如下：（1）以AA/HEMA/FA共聚物为亲水基的水性硝化纤维乳液（FWNC）的制备及性能研究以硝化纤维（NC）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、丙烯酸（AA）、丙烯酸羟乙酯（HEMA）、全氟辛基乙基丙烯酸酯（FA）为主要原料，采用自乳化法制备了一种水性硝化纤维乳液（FWNC）。探究了单体聚合温度、n(AA)/n(HEMA)比值、FA用量对乳液及涂膜性能的影响并得到了合成基本配方。结果表明，当单体聚合温度为60℃，n(AA)/n(HEMA)比值为3.0，F

5、A质量分数为1%时，所得FWNC乳液性能稳定，乳液粒径较小且分布窄，平均粒径和分散系数分别是54nm和0.042；TEM分析表明乳液胶粒呈球形，具有核-壳结构；水接触角测试表明FWNC乳液涂膜吸水率降低至2.0%，接触角增加至120°，相比较纯WNC，FWNC乳液涂膜具有优异的耐水性。（2）以DMBA为亲水基的水性硝化纤维乳液（DWNC）的制备及性能研究以硝化纤维素（NC），二羟甲基丁酸（DMBA），异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为主要原料，采用自乳化法制备了一种水性硝化纤维素乳液(DWNC)。探究了n(-NCO)/n(-OH)比值，DMBA的用量对乳液及涂

6、膜性能的影响并得到了合成基本配方。结果表明，当In(-NCO)/n(-OH)比值为1.03，DMBA质量分数为12%时，DWNC乳液粒子以平均粒径为107.3nm，分散系数为0.123且呈核-壳结构均匀地分散在水相中；SEM、AFM、TGA分析表明DWNC乳液涂膜表面光滑平整且具有良好的热稳定性；亲水单体DMBA的引入，提高了涂膜的力学性能，此时乳液薄膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为15.97MPa、230%；（3）以DMBA为亲水基的水性醋酸纤维乳液（DWCA）的制备及性能研究以醋酸纤维素（CA），二羟甲基丁酸（DMBA），异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为主

7、要原料，采用自乳化法制备了一种水性醋酸纤维乳液（DWCA）。探究了CA用量，n(IPDI)/n(DMBA)比值对乳液性能的影响并得到了合成基本配方。结果表明，当CA用量为3g，n(IPDI)/n(DMBA)比值为1.25时，DWCA乳液粒子以平均粒径为130.0nm，分散系数为0.214且呈核-壳结构均匀地分散在水相中；红外光谱分析表明，亲水基团已成功引入到CA分子上且未破坏CA原有的结构骨架；SEM、AFM、水接触角测试表明CWCA涂膜表层粗糙程度较低且具有一定的疏水性，其涂膜水接触角为92.8°。关键词：硝化纤维素，醋酸纤维素，水性化，自乳化法，含氟丙烯

8、酸酯，二羟甲基丁酸IIStudyonPreparat