聚丙烯酸酯/硅溶胶复合乳液的研究与制备—有皂聚合乳化剂体系及其无皂乳液聚合的研究

摘要

本文采用有皂乳液聚合与无皂乳液聚合两种方法制备了聚丙烯酸酯/硅溶胶有机-无机复合乳液，系统地研究了在有皂乳液聚合体系中不同乳化剂配比对乳液稳定性的影响，以及复合乳胶粒子结构的表征，并对复合乳液涂膜性能进行研究。本文还独创性地研究了采用无皂乳液聚合的方法制备聚丙烯酸酯/硅溶胶复合乳液，通过一系列表征手段对无皂体系下复合粒子的微观结构、粒径及其分布进行表征，并对无皂体系下复合乳液的涂膜作进一步研究。主要工作如下： 1.在有皂乳液聚合体系下，采用阴离子型乳化剂SDS，非离子型乳化剂OP-10及反应型乳化剂SE-10N进行相互的配比，研究了不同乳化剂及其配比对乳液稳定性的影响。最终确定当SDS：OP-10：SE-10N=2：1：1时，复合乳液的外观及乳液稳定性最佳。 2.通过透射电镜(TEM)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)和动态激光散射仪(DLS)等对上述的复合乳液乳胶粒子进行结构表征，结果表明，所制备的有皂复合乳液粒子具有核一壳结构，其中核是纳米级的SiO<,2>粒子，壳是聚丙烯酸酯，并且SiO<,2>粒子在复合乳液中呈现均匀分布。复合乳胶粒子的粒径在50～60nm之间。 3.采用无皂乳液聚合的方法制备了聚丙烯酸酯/硅溶胶有机无机复合乳液，研究了SiO<,2>含量为10％的无皂复合乳胶粒子的结构特征，透射电镜TEM的测试结果表明该复合乳液的乳胶粒子分布均匀，排列规整。DLS测试表明，该复合乳胶粒子的粒径在250nm左右，粒子分布均匀，呈现高单分散性。 4.研究了有皂复合乳液、无皂复合乳液的涂膜性能，并与纯丙乳液的涂膜性能进行比较。结果证明，硅溶胶存在下的乳液聚合制备所得到的复合乳液在涂膜性能方面有较大程度的改进，如涂膜的硬度以及耐沾污性方面均优于纯丙乳液。

目录

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第一章绪论

1.1引言

1.2有机-无机复合高分子乳液合成机理

1.2.1化学键作用机理

1.2.2静电相互作用机理

1.2.3吸附层媒介作用机理

1.2.4接枝机理(偶联剂机理)

1.3有机-无机复合乳液的制备方法

1.3.1溶胶-凝胶法(sol-gel法)

1.3.2原位乳液聚合法

1.3.3共混法

1.3.4插层法

1.4有机-无机复合乳液的性能研究

1.5有机-无机复合乳液的应用研究

1.5.1水性涂料

1.5.2粘合剂

1.5.3增强填料

1.6硅溶胶的介绍

1.7本课题研究内容

1.7.1论文选题的立论、目的和意义

1.7.2本课题的主要研究内容

第二章实验部分

2.1实验原料及主要装置

2.1.1主要原材料规格及来源

2.1.2实验仪器与装置

2.2合成工艺与涂膜制备

2.2.1乳液的合成工艺

2.2.2涂膜的制备

2.3性能测试

2.3.1乳液性能测试

2.3.2涂膜的性能测试

第三章对有皂体系中聚丙烯酸脂/硅溶胶复合乳液稳定性的探讨

3.1乳化剂对稳定性的影响

3.1.1乳化剂组成的影响

3.1.2乳化剂总用量的影响

3.2 pH值对稳定性的影响

第四章有皂体系下硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳胶粒结构的分析

4.1有皂复合乳胶颗粒的FTIR分析

4.2有皂复合乳胶颗粒的TEM分析

4.3有皂复合乳液的乳胶粒径及其分布的分析

第五章无皂硅溶胶/聚丙烯酸酯杂化乳液的合成及研究

5.1无皂乳液和有皂乳液稳定性的比较

5.2无皂复合乳液乳胶粒的结构表征

5.2.1无皂复合乳胶粒的TEM分析

5.2.2无皂乳液复合乳胶粒子的粒径及其分布的分析

5.3 SiO2含量改变对无皂乳液的影响

5.3.1 SiO2含量对无皂乳液稳定性的影响

5.3.2 SiO2含量对无皂乳液复合乳胶粒子粒径的影响

5.3.3 SiO2含量对无皂乳液Zeta电位的影响

第六章聚丙烯酸酯/硅溶胶复合乳液的涂膜性能研究

6.1有皂体系的复合乳液涂膜性能研究

6.1.1 SiO2含量对涂膜性能的影响

6.1.2不同乳化剂体系对乳液涂膜性能的影响

6.2无皂体系的复合乳液涂膜性能研究

6.2.1 SiO2含量对无皂乳液涂膜性能的影响

6.2.2温度对无皂乳液成膜状态的影响

6.2.3无皂乳液涂膜的改性研究

6.3有皂乳液与无皂乳液在涂膜性能方面的比较

第七章结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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