单组份阳离子水性丙烯酸/醇酸树脂木器涂料的制备及性能

摘要

醇酸树脂原料来源丰富、价格低廉、施工方便，且具有光泽度高和成膜性好的优势，已成为涂料中用量最大、用途最广的品种之一，然而由于环保的压力、醇酸树脂干燥速度慢和耐候性差的不足，开发水性醇酸树脂涂料已迫在眉睫，本课题旨在解决醇酸树脂上述问题，我们结合丙烯酸树脂耐候性好、干燥快的优势对醇酸树脂进行改性，制备出漆膜干燥速度快、硬度高、耐水性好、光泽度优异、耐冲击性强的水性醇酸树脂涂料。
　　首先本文采用自由基溶液聚合法以甲基丙烯酰氧乙基甲基氯化铵（DMC）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、偶氮二异丁腈（AIBN）和醇酸树脂（AR)等为原料合成了单组份水性阳离子丙烯酸/醇酸树脂乳液。讨论了主要合成因素如亲水单体 DMC用量、软硬单体比m(MMA)/m(BA)、醇酸树脂用量以及制备工艺对单组份阳离子水性丙烯酸/醇酸树脂乳液（CPAAR）粒径、胶膜吸水率、光泽度和干燥时间的影响，确定了最佳合成配比，并采用傅里叶红外光谱仪（FTIR）、核磁共振光谱仪（H-NMR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）和透射电镜（TEM）表征了较佳配比条件下聚合物的结构，研究了乳液的稳定性及胶膜的透光率、光泽度、耐溶剂性和应用性能。
　　以单组份水性阳离子丙烯酸/醇酸树脂乳液、钛白粉、分散剂、增稠剂、消泡剂等原料制备单组份水性阳离子丙烯酸/醇酸树脂水性涂料，选取木材为实验基材进行应用性能研究。讨论了涂料助剂如分散剂用量，增稠剂用量，消泡剂用量以及钛白粉用量，制备工艺和涂装工艺对涂料稳定性、吸水率和光泽度的影响，并研究了较佳配比条件下涂料的流变行为、热性质、表面形貌和光泽度。
　　研究结果表明：
　　（1）对单组份阳离子水性阳离子丙烯酸/醇酸树脂复合乳液的合成原料配比及工艺进行讨论，确定较佳的原料配比和工艺为：当wt（DMC）=5.08％， wt（AR）=40%， m(MMA)/m(BA)=12:3，采用反应开始时加入醇酸树脂工艺时，乳液粒径为216.2 nm，粒径分布系数（DPI）=0.134，吸水率为1.452%，胶膜的Td,5%=185.7℃，Tg=26.8℃，光泽度为116，完全干燥时间为6天， 同时乳液具有良好的稳定性和触变性，对非铁质基材展现出轻微的黄变现象。
　　（2）聚合物结构测试表明：红外谱图和核磁共振谱图表明该聚合物与预期产物一致；醇酸树脂的 Mn=2741，Mw=4291，Mw/Mn=1.566，阳离子丙烯酸树脂的Mn=86891，Mw=122787，Mw/Mn=1.413；乳液的TEM表明复合乳液为核壳结构。
　　（3）对单组份水性阳离子丙烯酸/醇酸树脂涂料的配制原料配比及工艺进行讨论，确定较佳的原料配比和工艺为：wt（分散剂）=3%，wt（钛白粉）=15%，wt（增稠剂）=1%，wt（消泡剂）=1%，采用制料时加入分散剂分散钛白粉工艺和对木材进行预处理涂装工艺，涂料沉淀率为2.5%，吸水率为5.8%，此时光泽度为82，涂料仍具有良好的贮存稳定性和触变性，涂层的Td,5%=215.3℃，Tg=32.8℃，表面呈现出明显的纳米级凹凸结构，表面粗糙度为3.893 nm。

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1 综述

1.1 醇酸树脂涂料

1.2 水性醇酸树脂概述

1.3 水性醇酸树脂化学改性方法

1.4 丙烯酸改性醇酸树脂的研究

1.5 课题研究意义及内容

2 单组份阳离子水性丙烯酸/醇酸树脂乳液的制备及性能

2.1 实验原料与仪器

2.2 实验原理及工艺流程

2.3 胶膜的制备

2.4 结构表征及性能测试

2.5 结果与讨论

2.6 本章小结

3 阳离子水性丙烯酸/醇酸树脂涂料的制备

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 胶膜的制备

3.4 涂料及涂层性能检测

3.5 实验结果与讨论

3.6 本章小结

4 全文总结与展望

4.1 主要工作

4.2 创新点

4.3 进一步的工作

致谢

参考文献

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