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胺基/环氧型室温固化乳液涂料的研制

曾建国  
【摘要】:本工作以马来酸酐和乙二胺为原料,以四氢呋喃为溶剂,合成了带有双键的不饱和伯胺(UPA),并对产物用红外光谱和核磁氢谱进行了表征。不饱和伯胺、(甲基)丙烯酸酯和苯乙烯单体进行了乳液共聚,研究了乳化剂的类型及用量、UPA用量等因素对乳液体系稳定性的影响。制备了伯胺基团分别定位于核层(C_(UPA)S)和壳层(CS_(UPA))的两种乳胶粒结构的乳液,并用拉曼光谱和透射电镜对乳胶粒结构进行了表征,证实了UPA能与苯乙烯及丙烯酸酯单体共聚,并且UPA在乳胶粒中的位置与预先设计的结构相吻合。以上述乳液作为室温固化第一组分,将乙二醇二缩水甘油醚乳化形成水乳液,作为水乳型涂料的第二组分,将两种乳液按交联基团等摩尔比复合后在室温下干燥成膜。研究了伯胺基团在乳胶粒中的位置、熟化温度、UPA的用量对涂膜的拉伸强度的影响。另外还研究了伯胺基团位于乳胶粒核层(C_(UPA)S)时,UPA用量对涂膜耐水性的影响。并通过示差扫描量热仪对比研究了未交联涂膜和由C_(UPA)S形成涂膜的耐热性能。结果证明,交联膜的耐热性较未交联膜有较大幅度的提高。所得到的涂膜拉伸强度随熟化温度升高而增大。相比之下,C_(UPA)S结构乳胶粒成膜后膜的拉伸强度更高且膜的拉伸强度随UPA用量的增大呈减小的趋势,耐水性随UPA量增加而提高; 而由CS_(UPA)结构乳胶粒成膜的拉伸强度随UPA用量增加而呈先增大后减小的趋势。 本文第二部分运用局在化技术,将伯胺基团定位于乳胶粒的核层,以乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂制备乳胶粒的壳层,以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体制备水相聚合物,制备了单组分伯胺基/环氧基团室温固化乳液涂料。采用拉曼光谱和透射电镜证实所得到的乳胶粒结构与粒子设计结构相符。并用红外光谱证实了PGMA存在于水相中。同时研究了熟化温度、UPA用量、EGDMA用量对涂膜拉伸强度的影响。研究了EGDMA及UPA用量对涂膜的耐水性和耐溶剂性的影响。通过对涂膜的力学性能、耐水性及耐溶剂型的研究,提出了在乳液成膜过程中有互穿网络(IPN)结构形成。研究结果表明,聚合物涂膜的拉伸强度随UPA和EGDMA用量的增加均呈现先增大后减小的趋势; UPA和EGDMA的用量越大,涂膜的耐水性越好; 但是UPA用量对涂膜的耐溶剂性影响并不大; EGDMA用量对涂膜的耐溶剂性影响较大。


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