摘 要

水性涂料由于其良好的性能和现在社会发展的需求成为了涂料发展的方向，而丙烯酸酯类涂料作为水性涂料中效果优异的一类被广泛用于社会的各个领域。丙烯酸酯类由于自身化学结构的缺点在宏观性能上有或多或少的不足，因此对该类物质进行改性是值得研究的课题。本课题采用丙烯酸类作为主单体，在其中加入少量的有机硅和环氧树脂，通过乳液聚合的方法将有机硅单体与丙烯酸类主体进行共聚，并接枝到环氧树脂上，以此制备一系列的有机硅改性环氧-丙烯酸酯乳液，并在制备乳液后将乳液涂覆于玻璃片上制成涂层。

该课题从机械稳定性、稀释稳定性和钙离子稳定性三方面测量了有机硅改性环氧-丙烯酸酯乳液的稳定性能；对乳液进行粒径分析检测证实了乳液聚合状况良好。对涂层进行红外光谱测试分析，证明有机硅成功的被接枝在主体上，单体的双键较为充分的参与了共聚。通过对涂层进行吸水率、附着力、硬度、耐水、耐酸、碱、盐性能的测试，分析得出随着有机硅含量的增加，其硬度先增加后减小，在有机硅含量为4%时有最大值；附着力逐渐增大；吸水率良好，耐水、耐酸、耐碱和耐盐性能良好。

研究结果表明：在有机硅含量为5%时有机硅改性环氧-丙烯酸酯乳液及其涂层综合性能最好，此时乳液的稳定性通过检测，涂层的附着力为1级，硬度为4H，耐水性能优秀，耐酸、耐碱、耐盐性能通过检测。

关键词：有机硅；环氧树脂；丙烯酸；乳液；涂料

Abstract

Water-based paint because of its good performance and now the needs of social development has become the direction of the development of paint. What’s more, acrylic coatings are widely used in water-based coatings as widely used in all areas of society. Because of its shortcut in chemical structure, acrylic coatings need to be modified in order to suit in different situation. This subject uses acrylic as the main monomer, also put a small amount of silicone and epoxy resin in it, and silicone monomer is copolymerized with an acrylic subject by means of emulsion polymerization, and then grafted to the epoxy resin. After this work, we coat emulsion on a glass sheet to form a coating. This subject tests the stabilization of Silicone Modified Epoxy - Acrylate Emulsion form Mechanical stability, dilution stability and calcium ion stability; Secondly, particle size analysis of the emulsion showed that the emulsion polymerization was in good condition. After analyzed by infrared spectroscopy, it shows that Silicone is successfully grafted on it. By coating the coating with water absorption, adhesion, hardness, water resistance, acid and alkali resistance test, we realized that its hardness come up first and then drop after 4%, water resistance, acid and alkali resistance are in good performance. Research indicates that silicone-modified epoxy acrylic emulsion and its coating properties are best when the silicone content is 5%. When the silicone content is 5%, it has pass the stability of the emulsion, the adhesion of the coating is in grade 1and has 4H level hardness. Also excellent in water resistance, acid, alkali, salt resistance.

Keywords: Silicone; Epoxy resin; Acrylic Acid; Emulsion; coating

目录

第1章绪论 1

1.1 引言 1

1.2 丙烯酸树脂 2

1.3 环氧树脂 3

1.4 有机硅 4

1.5 论文研究的目的与意义 6

1.6 论文主要研究内容 7

第2章实验部分 8

2.1 实验主要试剂与设备 8

2.2 实验过程 9

2.2.1 有机硅改性环氧丙烯酸乳液制备流程 9

2.2.2 有机硅改性环氧-丙烯酸酯涂层制备 11

2.3 实验表征 11

2.3.1 固含量的测定 11

2.3.2 转化率的测定 11

2.3.3机械稳定性测定 12

2.3.4稀释稳定性测定 12

2.3.5钙离子稳定性测定 12

2.3.6吸水率测定 12

2.3.7附着力测定 12

2.3.8硬度测定 13

2.3.9耐水性的测定 13

2.3.10耐酸、耐碱、耐盐性的测定 13

2.3.11红外光谱分析测定 13

2.3.12 粒径分析 14

第3章实验结果与讨论 15

3.1反应机理 15

3.2 固含量与转化率的分析 16

3.3 乳液稳定性测定 16

3.4 吸水率测定 17

3.5 附着力测定 18

3.6 硬度测定 18

3.7 耐水性的测定 19

3.8 耐酸、耐碱、耐盐性的测定 19

3.9红外光谱分析测定 20

3.10乳液粒径分析 21

结论 23

参考文献 24

致谢 26

第1章 绪论

1.1 引言

涂料工业始于近代工业，现今社会使用广泛的油漆即是涂料的一种。涂料用于涂装物体表面形成涂膜，起到保护、装饰、标志及其他特殊作用(如电绝缘、防污、减阻、隔热、耐辐射、导电、导磁等)，因此，在工农业、国防、科研等方面都得到非常广泛的应用。早在千年以前中国便已大量使用天然树脂-被叫做大漆的涂料应用于日常生活中(图1，2)。而在近代社会真正开始有意识的使用涂料约从19世纪中叶开始，人们使用溶剂来溶解天然树脂制成涂料，这是涂料工业的雏形。

图1.1 大漆 图1.2 经过大漆加工的工艺品

自从工业革命开始，工业化在世界各地进行如火如荼的发展，随着人们不断的深入研究与探索，涂料工业领域出现了越来越多的种类繁多的产品，社会对于涂料性能的需求有着日新月异的变化。其基本的组成成分大体来说有几部分组成，其中有一部分是成膜物质，成膜物质主要是由树脂和乳液构成的成膜物质；除了成膜物质，涂料里还含有用于着色的组分，这种组分叫做颜料；另外一种就是各类有机溶剂，有机溶剂油很多种，包括了烃类、酯类、醚类等等；助剂也是涂料的基本成分之一，助剂有消泡剂，流平剂等。但是因为从工业时代以来使用的溶剂型涂料的有机溶剂中含有大量且丰富的苯及苯的化合物^[1]，而毒性是苯化合物的一种有害特点，在相关医学与科学文献中的结论指出，表皮、肉眼及上呼吸道都是苯会刺激的人体组织，过敏性皮疹在长时间接触的人群中经常出现，短时间内吸收一些苯的化合物会有很多害处，如神经系统的不适情况，这种神经系统的不适一般由甲苯和二甲苯的毒性引起，这种毒性会造成很多危险的后果，表现很多，例如有毒性会让人头晕，并且在一段时间中导致乏力，而恶心和胸闷更是不能避免的。因此随着时代的进步，群众生活水平的日益提高，对生活品质不断提高的追求，水性涂料因具有挥发性有机物(VOC)排放少的优点成为群众的新需求。时至今日，以前广泛使用的涂料已经没有办法满足人们的需要，水性涂料的较高性价比、利用时没有危险和对环境没有污染都是它能够取代溶剂型涂料的因素，水性涂料也因此是该工业的发展目标。

涂料中粘合剂有很多种，而在水性涂料中我们一般把它的粘合剂分成两种，其中一种是天然种类的水性涂料，主要由矿物质或者是天然物质组成。而另外一种则是在工业革命发展之后人们逐渐发现并广泛使用的人工合成类树脂，在第二次工业革命后大范围使用的石油类化工水性涂料中的丙烯酸树脂是该类的代表之一。丙烯酸树脂涂料是水性涂料中起色最快、品种最多的无污染型涂料，大范围应用于建造、机械、电工、汽车等工业领域。