核壳乳液聚合技术在改进丙烯酸锌防污涂料中的研究

论文摘要

随着人类对海洋的开发和利用，防污技术的应用变得日益广泛。在众多防污技术中，具有自抛光性能的丙烯酸类防污涂料是其中较具潜力的技术之一。但由于丙烯酸类树脂自身存在成膜温度高，低温韧性差等缺点，使得该类防污涂料的性能受到限制。本论文将核壳乳液聚合技术用于丙烯酸类防污涂料的制备工艺中，研究了该项技术在提高涂料成膜性、自抛光性和环境友好性等方面的作用。 在核壳乳液的理论基础上，制定出核壳乳液的合成配方，其中包括：软、硬单体选择和配比，乳化剂、引发剂和其他助剂的用量等；并依据此配方设计了相应的合成工艺。通过乳液性能检测所得到的各项结果，对影响核壳乳液性能的因素进行讨论，并最终确定了核壳乳液聚合的最佳配方及工艺。随后，通过IR、XRD、DSC等检测手段，分析乳液的结构和性能，证明了采用本论文所制定的合成工艺能得到结构和性能都较为理想的具有核壳结构的乳胶粒子。 在已制备的核壳丙烯酸乳液中加入金属离子Zn2+制成了丙烯酸锌树脂，并研究了Zn2+浓度对所形成的丙烯酸锌膜的性能的影响。发现Zn2+能与壳层中的功能性单体-C00-发生交联反应，生成具有自抛光性能的功能基团。并且随着Zn2+浓度的增大，该基团对涂膜的常规性能也产生影响，即涂膜的硬度增大，附着力降低。此外，本论文还依据防污涂料的设计要素，分别研究了在不同Zn2+含量、成膜温度以及环境条件下丙烯酸锌树脂的自抛光性能的所发生的变化，为丙烯酸锌防污涂料的制各提供依据。 按照防污涂料的基本配方和合成工艺，最终制备了丙烯酸锌防污涂料。随后，通过对其抗菌性和抑制藻类生长能力的检测，证明并确定了在采用了核壳乳液聚合技术的丙烯酸锌防污涂料中，Zn2+浓度为0.14(×10-2mol／g)，氧化亚铜含量为20％时，具有较为理想的杀菌性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 防污涂料概述
• 1.1.1 防污涂料的应用背景
• 1.1.2 防污涂料的发展途径及国内外研究现状
• 1.2 核壳乳液聚合工艺及其在改善丙烯酸类涂料方面的应用
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 常用乳液聚合工艺
• 1.2.3 核壳式乳液在改善丙烯酸类涂料中的应用
• 1.3 本文研究目的及内容结构
• 第二章 核壳式丙烯酸酯乳液的制备及测试分析
• 2.1 实验原料及设备
• 2.2 核壳乳液的合成配方及聚合工艺
• 2.2.1 合成配方
• 2.2.2 聚合工艺
• 2.3 核壳式乳液的性能测试及结构表征方法
• 2.3.1 乳液性能检测及方法
• 2.3.2 乳胶膜常规性能的检测
• 2.3.3 核壳式丙烯酸乳液的结构表征
• 2.4 影响核壳乳液性能的因素
• 2.4.1 单体的配比对乳液性能的影响
• 2.4.2 乳化剂对核壳乳液聚合及乳液性能的影响
• 2.4.3 引发剂对核壳乳液聚合及性能的影响
• 2.4.4 聚合温度对乳液性能的影响
• 2.4.5 壳层单体性质对乳液性能的影响
• 2.4.6 pH值对乳液性能的影响
• 2.5 核壳式丙烯酸乳液的结构与表征
• 2.5.1 红外光谱分析（FTIR）
• 2.5.2 X射线衍射分析（XRD）
• 2.5.3 差示扫描量热分析（DSC）
• 2.5.4 乳胶粒的粒径及粒度分布
• 2.6 本章小结
• 第三章 丙烯酸锌树脂的制备及其在防污涂料中的应用研究
• 3.1 丙烯酸锌树脂的制各工艺及研究
• 3.1.1 实验设备及原料
• 3.1.2 实验原理
• 3.1.3 合成方法
• 3.1.4 主要性能测试
• 3.1.5 丙烯酸锌树脂的结构表征
• 3.1.6 Zn2+含量对乳液性能的影响
• 3.2 核壳式丙烯酸锌树脂的自抛光性能研究
• 3.2.1 试验方法
• 3.2.2 测试方法
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.3 含丙烯酸锌防污涂料的制备工艺及研究
• 3.3.1 防污涂料基本配方
• 3.3.2 防污涂料制备工艺
• 3.4 含丙烯酸锌防污涂料抗菌性能检测
• 3.4.1 实验仪器及试剂
• 3.4.2 菌种及培养基
• 3.4.3 实验灭菌
• 3.4.4 菌液的制备
• 3.4.5 抗菌性能定性试验
• 3.4.6 抑菌性能定量测试
• 3.4.7 防污涂料的室内挂板实验
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 主要成果和结论
• 4.2 存在的问题及今后的工作方向
• 参考文献
• 附录一 攻读学位期间参加的科研项目
• 附录二 攻读学位期间发表和完成的论文
• 致谢