新型氟代丙烯酸酯的合成及其在涂料中的应用

论文摘要

1.以阳、非离子复配的表面活性剂为乳化剂，在水溶性（NH4）2S2O8为引发剂的作用下，将全氟烷基乙基丙烯酸酯（FA）与长碳链（甲基）丙烯酸C8-18醇酯（LMA）、甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DM）、丙烯酸羟丙酯（HPAA）进行乳液共聚反应，制得了一种自交联型的共聚阳离子型氟代聚丙烯酸酯乳液，记作CPF。用IR和1H NMR对CPF主组分的结构进行表征，并且用纳米粒度仪及Zeta电位分析仪测定了CPF的物化性能及乳液的粒径大小及形貌和Zeta电位，并研究氟碳涂料的各项应用性能。结果表明：（1）CPF乳液带蓝色荧光，耐低温稳定性、离心稳定性良好，乳液固含量为18.6%。乳胶粒的表面光滑，基本形态成规则圆球状结构。平均粒径为129.8nm，乳液Zeta电位为+21.16mV。（2）用扫描电镜SEM对氟碳涂层形貌进行观察，并测其接触角，结果显示，铁皮经含CPF的氟碳纳米涂料刷涂后，涂料可在其表面形成一层均匀的疏水膜，水在该涂层上的静态接触角为132°。涂层也具有较佳的耐酸耐碱性能。（3）经测试分析，氟碳涂料具有更好的拒水效果。其最佳工艺条件为：TiO2含量为12g，CPF用量为65g时，焙烘温度为150℃。2.使用偶氮二异丁腈（AIBN）当做此反应的引发剂、将甲基丙烯酸十二氟庚酯（FA）与丙烯酸羟丙酯（HPAA）作为两基本的原料单体，在封端的聚氨酯预聚体内进行共聚反应聚合，反应适当时间之后，添加适量N-甲基二乙醇胺（MDEA）单体使体系发生扩链反应，得到聚氨酯改性氟代聚丙烯酸酯（CPUFP）乳液。再将液体与TiO2混合，得氟碳涂料。使用红外（IR）、透射电镜（TEM）和热重（TG）对乳液进行测定。并考察了固化温度、CPUFP和TiO2的量等因素对涂层性能的影响。其结论显示：（1）对制备的CPUFP进行红外测试表明CPUFP具有预期的分子结构。。（2）TEM显示乳液分散性较好，无棒状或不规则形态。通过对产品热重分析，可知CPUFP胶膜的热稳定性非常好。（3）对CPUFP乳液应用性能及影响因素进行了研究。其结论显示：此膜拥有优异疏水性能和耐沾污性能的特点，当其质量分数为65%，TiO2质量分数为10%，固化温度和时间分别为170℃和3min时，在此条件下得到的铁片其表面对水的接触角能够达123°，耐沾污性的等级可达0级。研究显示涂层的接触角稍微变小，但涂层的附着力和耐沾污性能有提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 目录
• 1 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 水性涂料的介绍
• 1.2.1 水性涂料总述
• 1.2.2 水性涂料组成成分
• 1.2.3 水性涂料防水的一般原理
• 1.2.4 含氟涂料研究发展的现状
• 1.3 含氟丙烯酸酯类聚合物的制备方法
• 1.3.1 有关含氟丙烯酸酯类的聚合物分类
• 1.3.2 聚氨酯改性氟代聚丙烯酸酯乳液的制备
• 1.4 含氟丙烯酸酯涂料的拒水拒油机理
• 1.4.1 拒水基本机理
• 1.4.2 拒油基本机理
• 1.4.3 含氟聚合物基本作用原理机理
• 1.5 课题提出的背景及主要研究内容
• 1.5.1 课题提出的相关背景
• 1.5.2 课题主要的研究内容
• 2 阳离子氟代聚丙烯酸酯乳液 CPF 的制备及在涂料上面的应用
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料及测试仪器
• 2.1.2 自交联型氟代聚丙烯酸酯乳液 CPF 的制备工艺
• 2.1.3 CPF 的主组分结构红外和核磁表征
• 2.1.4 CPF 主要的物化性能测试及其乳液粒径和 Zeta 电位
• 2.1.5 CPF 的应用
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 CPF 性能及结构分析和涂层的形貌特征
• 2.2.2 氟碳涂层应用性能及涂层形貌研究
• 2.3 小结
• 3 聚氨酯改性氟代丙烯酸酯的制备及在涂料中的应用研究
• 3.1 试验部分
• 3.1.1 测试仪器和原料
• 3.1.2 CPUFP 乳液的制备流程
• 3.1.3 聚氨酯 -聚丙烯酸酯乳液（ PUA）的合成
• 3.1.4 CPUFP 及对比样 PUA 膜的制备
• 3.1.5 CPUFP 的主组分结构表征和性能测试
• 3.1.6 CPUFP 的应用
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 乳液的物化性能
• 3.2.2 CPUFP 以及 PU 乳液的主组分结构表征
• 3.2.3 CPUFP 粒子形态的分析
• 3.2.4 热失重分析 （TGA）
• 3.2.5 CPUFP 乳液涂膜的疏水性能测试
• 3.2.6 氟碳涂层的应用性能讨论
• 3.3 小结
• 4 结论
• 4.1 阳离子氟代聚丙烯酸酯乳液 CPF 的合成及应用
• 4.2 新型耐污涂料主组分的制备及其应用
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录