摘 要

科技的发展带动了社会的进步，同时也造成了许多新的社会问题—温室效应、能源损耗、环境恶化等。许多传统材料也暴露出了新的缺陷。为了改善传统水性涂料在使用过程中暴露出的缺点，我们可以用不同的方法改性涂料。本文中主要主要研究向丙烯酸乳液中加入几种纳米材料，来改善涂料薄膜的特性。纳米SiO₂可改善涂料薄膜的隔热保温性能、表面清洁度增大，对于环境变化的耐受性也会更好等，使涂膜与墙体结合强度大幅提高，涂膜硬度增加，表面自洁能力也获得改善。纳米微晶纤维素（NCC）具有很好的机械强度。纳米TiO2是一种具有优异性能的纳米粒子，尤其是它对紫外线有很好的阻挡作用，可以很好地保护居住环境，同时，它也具有一定的保温隔热作用。将含有以上组分的丙烯酸酯薄膜分别作为外墙膜的第一、第二、第三层，则形成的薄膜同时具有强度高，保温隔热，透光和表面自清洁的优点。本文主要介绍通过实验数据分析，得到的以上三种纳米材料与乳液结合的最佳的配方。

关键词：水性乳液，丙烯酸酯乳液，纳米材料，多层复合膜

Abstract

The development of science and technology led to the progress of the society, at the same time also creates many new social problems - the greenhouse effect, energy depletion, environmental degradation, etc.Many traditional materials also exposed the new defects. In order to improve the traditional coating exposed the shortcomings in the process of using, we can use different methods of modified coatings。This article main research to join in acrylic emulsion concentration of nano materials, to improve the characteristics of the coatings film.Nano SiO2 can improve the suspension stability of the coating film is poor, poor thixotropy, poor poor weather resistance and washing resistance, make the coating combined with wall strength greatly increased, the coating hardness increases, the surface self-cleaning ability have improved.Nanomicrocrystalline cellulose (NCC) has good mechanical strength.Nanometer TiO2 can absorb ultraviolet light and reflection, scattering ultraviolet ray, can also through visible light, is a superior performance, extremely promising physical shielding type uv protective agent, at the same time, it also has certain heat preservation and heat insulation effect.Acrylate membrane containing the above components separately as the first, second, third layer of external wall film, thin film is formed at the same time has high strength, thermal insulation, pervious to light and the advantage of self-cleaning surface.Through the experiment to find the most appropriate formula.

Key words: Water-based emulsion, acrylic ester emulsion, nano materials, multi-layer composite membrane

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章绪论 1

1.1引言 1

1.2水性涂料 2

1.2.1水性涂料的定义及特性 2

1.2.2水性涂料的种类 3

1.2.3水性涂料的常用助剂及其对性能的影响 3

1.2.3.1乳化剂 3

1.2.3.2润湿分散剂 3

1.2.3.3消泡剂 4

1.2.3.4增稠剂 4

1.2.3.5流平剂 4

1.2.4水性涂料的成膜机理 4

1.2.5水性涂料成膜的影响因素 5

1.3丙烯酸酯乳液 5

1.3.1丙烯酸乳液的特点 5

1.3.2常用的几种改性丙烯酸乳液 6

1.3.2.1含羟基丙烯酸酯乳液 6

1.3.2.2自交联丙烯酸酯乳液 6

1.3.2.3环氧改性丙烯酸酯乳液 6

1.3.2.4醇酸树脂改性丙烯酸酯乳液 7

1.4纳米材料 7

1.4.1纳米二氧化硅 7

1.4.2纳米二氧化钛 7

1.4.3纳米微晶纤维素 8

1.5本文研究的目的和意义 8

第二章 多功能膜的制备 10

2.1前言 10

2.2 实验器材 10

2.2.1 实验试剂 10

2.2.2 实验仪器 11

2.3 实验方法 11

2.3.1 成膜实验 11

2.3.2单功能膜的制备 12

2.3.3多功能膜的制备 12

2.4 涂膜性能的表征 13

2.4.1成膜性的表征 13

2.4.2 力学强度测试 13

2.4.3 隔热性能测试 13

2.4.4 紫外吸收能力测试 13

2.4.5 断面扫描分析 14

2.5 实验结果与分析 14

2.5.1 成膜剂种类及用量对成膜的影响 14

2.5.2 成膜温度对成膜的影响 15

2.5.3 pH值对成膜的影响 16

2.5.4 成膜正交实验分析 16

2.5.5 涂膜断面扫描分析 18

2.5.6 纳米微晶纤维素对涂膜力学性能的影响 19

2.5.7 纳米二氧化硅对涂膜隔热性能的影响 20

2.5.8 纳米二氧化钛对涂膜紫外吸收性能的影响 21

2.5.9多功能涂膜正交实验分析 22

2.6本章总结 25

第三章 结论与展望 26

3.1结论 26

3.2展望 26

致 谢 27

参考文献 28

第一章绪论

1.1引言

人类社会的前进过程是一场科学技术的革命，关系到到人类生活的各个方面。 在社会工业发展的过程中，人们对涂料的性能也提出了更高的要求，随之建筑涂料的发展也经历一段漫长而高效发展历程。进入了21世纪，我们面临着比从前更加严峻的环境问题，建筑能耗约占整个社会能耗的20%～30%，其中有20%是由空调使用和采暖所消耗的^[1]。化学工业的兴起，使得氟利昂等化合物大量被排放到大气上空，导致臭氧层遭到严重破坏，使得照射地面的紫外线量增长^[2]。长时间暴露在紫外线的照射下，人体将会遭受到严重的损伤。俯瞰当今全球个研发领域的发展方向，更加干净、技术领先、包含更少的有害性有机物的水性涂料，和具有高渗透性、隔热性、防火阻燃、吸收紫外线等特殊性质的功能材料必将成为世界的主流^[3]。涂料是由高分子化合物和相关助剂组成的混合物, 如果将其涂在其他材料表面则可以形成紧紧粘附的薄膜涂层的新型高分子材料^[4]。其中的水性（waterborne）涂料被定义为材料中可以挥发的组分大部分是水^[5]。由于这种涂料的中的溶剂主要是“水”，不是以前大多数涂料所使用的有机物，因此毒副作用更小，对居住环境和人体健康造成的影响更低。因而在装修建筑中的使用也越来越广泛。但在使用过程中也暴露出了成膜过程缓慢、机械强度低、有腐蚀性等缺点。

在90年代发展起来的纳米技术，为我们带来一种新型材料—纳米材料。纳米材料是材料组成的分子结构尺寸在纳米尺度内的材料。狭义的定义为纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的粒径小于100nm；广义是指微观结构在我们可观察到的维度上测量尺度在100nm左右的各种固体超细材料^[6]。不同种类的纳米材料展现了惊人的新特性如小尺寸效应、界面和表面效应、隧道效应、磁学性以及光学特性等^[7]。通过比较我们选取其中三种：纳米SiO2、纳米TiO2、纳米微晶纤维素与我们水性乳液制备新型涂料。以此来弥补水性涂料的缺点并增加新的功能。