高性能聚丙烯酸酯_改性纳米SiO2杂化乳液制备及涂膜性能研究

《高性能聚丙烯酸酯_改性纳米SiO2杂化乳液制备及涂膜性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文高性能聚丙烯酸酯/改性纳米SiO2杂化乳液制备及涂膜性能研究作者姓名周成龙学科专业化学工程指导教师文秀芳研究员所在学院化学与化工学院论文提交日期2018年4月StudyofHigh-PerformancePolyacrylate/ModifiedSilicaNanoparticlesHybridEmulsionandCoatingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhouChenglongSupervisor：Prof.WenXiufangSouthChinaUniversityofTechnolo

2、gyGuangzhou,China分类号：TQ331学校代号：10561学号：201520117852华南理工大学硕士学位论文高性能聚丙烯酸酯/改性纳米SiO2杂化乳液制备及涂膜性能研究作者姓名：周成龙指导教师姓名、职称：文秀芳研究员申请学位级别：工学硕士学科专业名称：化学工程研究方向：精细化工论文提交日期：2018年4月23日论文答辩日期：2018年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：程江委员：文秀芳，皮丕辉，徐守萍摘要聚丙烯酸酯/纳米SiO2杂化乳液，其涂膜综合了有机聚合物和无机物优异的性能，具有较好的耐候性、耐老化性，同时又表现出较高

3、的硬度和强度等机械性能，原材料廉价易得，合成方法简易安全。但是在聚丙烯酸酯/纳米SiO2杂化乳液制备过程中，人们对杂化乳液的稳定性，无机物与有机物之间的杂化作用机理，以及后续乳液成膜应用等问题的认识深度还不够。鉴于此，本文将对聚丙烯酸酯/纳米SiO2杂化乳液开展研究，以改善杂化乳液的稳定性，揭示纳米SiO2粒子对杂化乳液聚合的影响规律，分析杂化乳液涂膜性能。首先，使用阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）对碱性硅溶胶进行改性。研究中，对阳离子聚丙烯酰胺改性使用量进行了筛选，并对改性纳米SiO2粒子做了傅里叶红外分析（FT-IR），透射电子显微镜形貌分析（TEM），粒径分析，Zeta电位分析

4、等测试。研究结果表明，碱性硅溶胶和CPAM水溶液质量比为100：18时，改性效果最佳，通过CPAM分子链段中正电荷、氨基和纳米SiO2粒子表面上的负电荷、羟基形成了静电引力以及氢键作用，保证了纳米SiO2粒子的分散性和稳定性，改性后硅溶胶Zeta电位值升高，达到了－41mV，改性纳米SiO2粒子的平均粒径为19.4nm。然后，以改性纳米SiO2粒子为无机组分，通过单体甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸丁酯（BA）的自由基聚合进行制备聚丙烯酸酯/改性纳米SiO2杂化乳液。研究中，对聚丙烯酸酯/改性纳米SiO2杂化乳液做了傅里叶红外分析（FT-IR）、透射电子显微镜形貌分析（TEM）、

5、差示扫描量热法（DSC）、凝胶渗透色谱（GPC）、热重分析（TGA）、粒径测试和乳液的稳定性测试。研究结果表明，聚丙烯酸酯/改性纳米SiO2杂化乳液中改性纳米SiO2粒子均匀吸附在乳胶粒子表面形成一定的包覆结构，吸附作用主要来源于粒子间的氢键作用和静电引力，改性纳米SiO2粒子的添加提升了乳液聚合物的热稳定性，由于改性纳米SiO2粒子的阻聚作用，造成杂化乳胶粒子核部分富集了更多的BA单体，核部分聚合物的玻璃化转变温度（Tg）降低，核Tg为34℃，壳Tg为60℃，6同时聚合物分子量分布曲线呈现了明显的双峰状态，双峰位置分别在MW=1×10和5.22+MW=1×10，杂化乳液在储存稳

6、定性、Ca稳定性和离心稳定性测试结果为通过测试。最后，对聚丙烯酸酯/改性纳米SiO2杂化乳液进行涂膜，并对涂膜做性能研究。研究中，对杂化乳液涂膜分别做了耐干磨测试、铅笔硬度测试、附着力测试、耐冲击测试I和透光率测试。测试结果表明，杂化乳液涂膜耐干磨测试后依然保持较完整的外观，显微镜微观观察发现涂膜表面只存在非常细微的磨痕，宏观上对涂膜外观影响不大，涂膜表面铅笔硬度达到了5H，附着力测试为0级，耐冲击测试后涂膜未出现破损，涂膜的紫外可见光透光率达到了90%，经过分析，聚丙烯酸酯/改性纳米SiO2杂化乳液优秀的涂膜性能主要得益于杂化乳液中无机粒子和乳胶粒子间较强的杂化作用力，乳液均匀

7、分散稳定性以及杂化乳胶粒子独特的包覆结构。关键词：阳离子聚丙烯酰胺；改性纳米SiO2粒子；杂化乳液；涂膜性能IIAbstractPolyacrylate/modifiedsilicananoparticleshybridemulsionhasexcellentcoatingpropertiesthatcombineperformancesofpolymerandinorganicmaterial.Thecoatinghasgoodweatheringresistanceandag