1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.选题背景

我国的社会发展潮流滚滚前行，举国上下不懈努力，我们生活水平不断提高，与此同时，环保问题是时刻跟国民生活紧密联系在一起的，无论是衣食住行，都不可分割，环境治理也刻不容缓。

涂料是现代生活必不可少的一部分，在生活的各个领域都有至关重要的作用。随着涂料行业的发展，最初是传统涂料种类多种多样，但是最常见到底是溶剂型涂料，它的分散介质是有机溶剂，它的缺点有很多，其中最大的最不能被当今社会岁接受的就是污太大。这样传统涂料就不再适合现代社会市场需求了，针对”十三五”计划涂料行业提出：第一，涂装行业VOCs（挥发性有机化合物）防治工程，尽最大可能降低对环境的污染，降低能量消耗，;第二，在涂料行业的产业结构和布局上做出改进，引进一些比较先进的生产设备。;第三，要想我国涂料产业得到很大的提升，我们所能做的也是最有效的方法就是我们的生产技术得到提升。

水性涂料的分散介质是水，水在我们生活中是最常见的原料之一，我们可以很容易获得，而且在我们的工厂生产它的过程中相比较来讲比较简单，不仅如此，在使用起来也很便捷，最主要的是它不会像传统涂料那样对环境有很大污染，简言之，现如今水性涂料成为我国涂料行业主要的发展方向。回首看来，我国处在发展阶段，在各个领域都有很大进步。涂料作为必需品我们的生产水平还有很多不足之处，这就需要我们不懈坚持，努力开发研究。

2.水性丙烯酸树脂涂料的研究进展

最初，丙烯酸酯单体是在1843年被JosepH Redtenbacher 发现，到了1873年 Tollen 和 Carpray又发现了丙烯酸酯单体的聚合作用。不断的探索和研究，100年后，丙烯酸酯终于可以在大量生产出来。1930年以后，甲甲酯出现在使人的眼前，此后，这种水性涂料才在工厂中大量生产。从那至今涂料工作者从未停止对它研究和开发。

我国早1960年以后在这方面才有所涉猎，而真正可也在工厂中大规模生产是在1980年后。研究者肩负着重大使命的不懈坚持努力，获得了很多突破性的成果，这种环保型涂料已然成为我们生活成产中的必需品。我们当前提倡的是可持续发展，解决污染问题迫在眉睫，环保型涂料的研发和改进已经成为必然趋势。

吴胜华，姚伯龙，陈明清,等. ^［1］以异丙醇为溶剂,通过先溶液聚合再水分散的方法,得到粒径小、性能优的丙烯酸多元醇分散体。在实验中考察了反应单体用帚、引发剂用量以及配方中丙烯酸含量对生成的分散体多元醇粒径以及储藏稳定性的影响：同时探讨了配方中丙烯酸羟丙酯含量对丙烯酸分散体多元醇粒径和流变性能的影响：最后讨论了不同羟基含量的丙烯酸分散体多元醇的稀释流变性能。

槐抗抗, 谷琦琦, 郭何云,等^［2］针对现代工业中Cl~-存在的广泛性及危害的严重性,用石墨烯(Gr)改性水性丙烯酸树脂制得涂料,采用正交试验结合电化学测试系统筛选涂料的较优配方,通过可挥发性有机物(TVOC)及甲醛(HCHO)检测、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)等分别测试了涂层的环保性能、耐化学品性能、涂层官能团稳定性能、涂层耐热性能。结果表明:当Gr质量分数为0.10%、丙烯酸树脂与交联剂质量比为5∶1、丙烯酸树脂质量分数50.00%、ZnO与Zn_3(PO_4)_2质量比1∶1且总质量分数为7.5%时涂层力学性能较好,涂层耐磨损量和硬度等性能提高了1.5倍以上;涂层固化后TVOC和HCHO释放量远低于国家限制标准;Gr的添加使丙烯酸树脂涂层的耐化学溶剂性、热稳定性和官能团稳定性提高。

袁腾, 王锋, 胡剑青,等^{[ 7]} 介绍了羟基丙烯酸树脂的水分散规律及原理、溶液聚合的溶剂及水分散的助溶剂的选用方法。综述了制备高固体分低黏度羟基丙烯酸树脂水分散体的研究进展,主要包括提高聚合温度、选用过氧化二叔戊基等引发剂合成低分子量低交联度聚合物;合成核壳结构或以叔碳酸缩水甘油酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸叔丁基环己酯等功能单体合成枝化结构羟基丙烯酸树脂;采用多步聚合工艺制备具有特殊结构或较低分子量的共聚物,并对其原理进行了简要分析。最后总结了羟基丙烯酸树脂水分散体目前存在的一些问题,主要包括耐水耐溶剂性、稳定性、成膜性等;并对解决上述一系列问题的研究方向进行了展望,主要包括树脂结构、成膜机理、涂料配方等。

徐然^[19] 利用激光粒度分析测试仪和傅立叶变换红外光谱（FTIR）对水性丙烯酸树脂的结构进行了测试、表征与分析。并使用一系列国标方法对涂膜性能进行测试，以水性丙烯酸酯树脂为研究对象，通过研究羟基组份的合成改性得到能使树脂涂膜性能较佳的配方. 本文以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、丙烯酸（AA）和丙烯酸羟乙酯（HEA）为主要原料，用偶氮二异丁腈（AIBN）引发，采取自由基聚合法制备树脂预聚体，再以三乙胺中和盐化实现树脂的水溶性，合成了具有较好耐水性水性丙烯酸树脂水分散体，最后与固化剂异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）以一定比例涂膜，测定并比较涂膜的性能。 分析了水性丙烯酸树脂合成过程中MMA:AA值、AA用量比、HEA用量、分子量等对树脂水溶液性状及与固化剂固化涂膜性能的影响。分析了3种不同的异氰酸酯固化剂与树脂涂膜性能的影响。分析了固化温度以及固化参数Rt对双组分水性丙烯酸酯树脂涂膜性能的影响。

李红星 ^[8] 选用叔碳酸缩水甘油酯(E10P)对羟基丙烯酸树脂进行改性。考察了E10P引入方式、丙烯酸加入方式、引发剂用量、羟值及玻璃化温度(Tg)大小对羟基水分散体影响，制备出一种低VOC含量、高稳定性、低粘度、无需抽提助溶剂的E10P改性羟基丙烯酸水分散体。用红外光谱仪(FT-IR)、凝胶渗透色谱仪(GPC)和激光粒度分析仪对产物结构、分子量及其稳定性进行表征，并采用黏度计、光泽度仪、铅笔硬度等对水分散体及其最终涂膜进行测试分析。

王德堂, 肖先举, 夏先伟,等 ^[22] 对水性丙烯酸树脂进行改性，并对其合成工艺以及性能表征进行了详细的研究。 以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸为主要原料合成了水性丙烯酸树脂，并用环氧树脂对其进行接枝改性，以自制的甲醚化三聚氰胺甲醛树脂对其进行交联固化。利用红外光谱和核磁共振谱分别对树脂结构进行了表征，探讨了环氧接枝改性水性丙烯酸树脂的反应机理。使用DSC对改性前后的树脂进行了热分析。研究了交联剂的种类、用量、固化温度、固化时间等因素对树脂性能的影响。

张虎 ^[26] 采用预乳化-半连续-种子乳液聚合法制得具有核/壳结构性能优异的脲单体改性羟基苯丙乳液,研究了乳液聚合的乳液体系、引发剂、功能单体对乳液凝聚率含量、聚合转化率、乳液粘度、粒径和吸水率的影响；并采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和激光粒度分析仪对聚合物的组成和结构进行了表征。然后将其与亲水改性多异氰酸酯固化剂配合,制备水性的双组份涂料,研究固化剂种类、NCO/OH,总物质的量对漆膜性能的影响,并由FT-IR对漆膜的固化反应进行了跟踪,并运用扫描电镜(SEM)对漆膜进行了表面观察。旨在合成可以产业化的、附着力优良、耐乙醇擦拭性好、低成本的水性苯丙乳液,并基于改性苯丙乳液制备无毒环保的水性塑料涂料。

李月常 ^[27] 通过溶液自由基聚合方法,以AIBN为引发剂、巯基乙醇为链转移剂、丙二醇甲醚为溶剂,采用滴加式半连续反应方式,根据自由基聚合动力学研究中聚合反应温度、引发剂和链转移剂浓度与聚合物分子量的关系,改变聚合反应温度、引发剂和链转移剂浓度制备一系列羟基丙烯酸酯共聚物,并利用GPC和粘度计考查了以上各因素对树脂分子量、分子量分布和粘度的影响,结果显示粘度随聚合温度升高,引发剂和链转移剂浓度增加而降低,影响树脂分子量分布的因素主次顺序为：链转移剂量引发剂量聚合温度,影响树脂分子量的因素主次顺序为：链转移剂量聚合温度引发剂量。玻璃化转变温度对羟基丙烯酸酯的粘度影响较大,实验通过改变软硬单体的比例制得一系列不同玻璃化转变温度的树脂,结果表明玻璃化转变温度每降低10℃粘度下降10%以上。选取最优反应条件获得羟值为125 mgKOH/g、固体含量为70%的水可分散性羟基丙烯酸酯,羟基丙烯酸酯数均分子量在1500～3000,分子量分布为2.2左右,粘度为4200 mPa#183;s。

3. 水性丙烯酸树脂合成机理　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

水性丙烯酸酯乳液的合成是软硬单体和功能单体在水中通过乳化剂包裹作用稳定重复聚合，整个反应过程一般有几个基元反应构成，分别为链引发、链增长、连终止。

（1）链引发

链引发分为两个过程：

①引发剂在高温下分解，形成自由基：

②在①中所说的自由基和原材料加就生成了新的自由基：

（2）链增长

引发结束后，在这个基础上反应体系中的原材料不断的往上面连接：

（3）链终止

①双基聚合终止：

②双基歧化终止：

4.水性丙烯酸树脂的改性　

1、环氧改性水性丙烯酸树脂

这种改性是通过引进-CH=CH2,来使聚合物有更好的使用性能,这种涂料不仅对化学试剂有很好的抗性而且涂膜后对被涂物的吸引力更强。王春艳^[5]通过探究发现改性后的聚合物对水的抗性有很大幅度的提升。不仅如此，在一些物理性能上还有很好的改善。

2、有机硅改性水性丙烯酸树脂

这种改性是把Si元素引入聚合物中。改性后的聚合物的在转变为玻璃态的温度降低了，对高温个水的抗性有所提升。王晶丽^[4]使用有乙烯基三乙氧基硅烷来把Si元素引入到聚合物中，并研究了含Si元素试剂的用量和在实验过程中滴加方式等，最后得出的结论是：含Si元素试剂滴加进去方法是前面不加在后面加进去，得到了聚合物性能优异，光泽度好，耐水耐热。

3、有机氟改性水性丙烯酸树脂

和上一种改性一样，这种方法是把F元素引入聚合物中。F及它和C形成的特殊结构赋予了聚合物一些新的使用性能。例如，它的在抵抗来自于物理和化学方面的破坏能力。翁睿^[6]等，采用1H,1H,7H-Dodecafluoroheptyl methacrylate（C11H8F12O2）和Triethoxyvinylsilane（C8H18O3Si）对聚合物进行改性，并对其一些实际应用进行详细的测试，结果表明：含F元素试剂用量6%-8%，有机氟用量12%-14%得到的聚合物性能最优。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一．确定反应单体种类，分析各组分对产品的影响，并进行实验。

二．观察乳液的颜色、状态、均匀性以及有无大颗粒凝聚，并在实验结束出料时，分别测出凝胶率、固含量及计算羟值。

三．熟练使用马尔文粒径分析仪，测出乳液粒径。