水性硝化纤维乳液的改性及在涂料方面的应用

发布时间：2017-04-16 11:04

  本文关键词：水性硝化纤维乳液的改性及在涂料方面的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：溶剂型硝基漆历史悠久,是我国比较常见的木器及装修用涂料。但是溶剂型硝基漆以有机溶剂作分散介质,挥发性有机物(VOC)含量高,不利于环境保护和人体健康。水性硝基漆具有硬度高、VOC含量低,环保,对人体危害小等优点,日益受到社会的关注。但现有的水性硝化纤维(WNC)乳液存在胶膜较脆,柔韧性、耐水性、热稳定性差等缺点,限制了其在涂料方面的产业化应用。因此,探索乳液及胶膜性能良好的水性硝化纤维乳液的制备,具有巨大的经济价值及应用前景。本研究参阅了大量国内外相关文献,以提高WNC乳液涂膜综合性能为目的,选择甘油做交联剂,制备了综合性能优良并且具有核壳结构的交联型水性硝化纤维乳液(GWNC)。采用甲基硅油改性,制备出有机硅改性水性硝化纤维乳液(SWNC);选用聚乙烯醇共混改性法,制备出聚乙烯醇/水性硝化纤维复合乳液(WNC/PVA)。具体工作分为三个部分:(1)以甲基硅油对水性硝化纤维(WNC)进行改性,制备了改性的水性硝化纤维乳液。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、粒径分析和热重分析(TGA)等测试手段,研究了IPDI三聚体、甲基硅油的含量对WNC乳液及其涂膜性能的影响。结果表明:当n(Tri-IPDI)/n(NC)比值约为0.50,ω(甲基硅油)=7%时,乳液稳定性良好,涂膜的耐水性、表面疏水性和热稳定性较未改性乳液涂膜都得到提高。(2)以甘油作为交联剂,制备了交联型水性硝化纤维(GWNC)乳液。探讨了甘油及增塑剂含量对WNC乳液性能、胶膜耐水性、热性能和力学性能的影响。研究结果表明:当n(Tri-IPDI)∶n(NC)=0.54∶1.00、w(甘油)=5.0%和w(DBP)=1.5%(均相对于总物料质量而言)时,WNC乳液的稳定性良好,WNC胶膜的耐水性和力学性能明显提高,其断裂伸长率由无增塑剂时的85.3%增至356.2%、拉伸强度由1.52 MPa降至1.30 MPa。(3)将水性硝化纤维(WNC)乳液与聚乙烯醇(PVA)溶液共混制备了WNC/PVA复合乳液。通过FT-IR、透射电镜、力学性能测试、吸水率测试等表征方法研究了材料的相容性以及PVA含量对复合材料的力学性能、耐水性和热性能的影响。实验结果表明:WNC与PVA之间存在分子间氢键作用,两者相容性较好。当PVA含量为15%时,复合乳液具有优异的稳定性,涂膜拉伸强度为4.0 MPa,断裂伸长率为299.0%,吸水率为18.4%。
【关键词】：水性硝化纤维 交联改性 有机硅 聚乙烯醇 共混改性
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ637
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 前言12-24
• 1.1 水性涂料12-13
• 1.2 水性硝化纤维13-15
• 1.2.1 硝化纤维13-14
• 1.2.2 水性硝化纤维14-15
• 1.3 水性硝化纤维的制备方法15-19
• 1.3.1 外乳化法15
• 1.3.2 转相乳化法15-16
• 1.3.3 种子乳液聚合法16-17
• 1.3.4 互穿聚合物网络聚合法17-18
• 1.3.5 自乳化法18-19
• 1.4 水性硝化纤维的改性方法19-21
• 1.4.1 交联改性19-20
• 1.4.2 丙烯酸酯共聚改性20-21
• 1.4.3 共混改性21
• 1.5 本课题研究目的、意义及内容21-24
• 1.5.1 研究目的及意义21-22
• 1.5.2 研究内容22-24
• 2 有机硅改性水性硝化纤维乳液的研究24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 实验部分24-26
• 2.2.1 实验试剂24
• 2.2.2 仪器设备24-25
• 2.2.3 SWNC的制备25-26
• 2.3 测试与表征26-27
• 2.3.1 贮存稳定性测试26
• 2.3.2 固含量测定26
• 2.3.3 红外光谱分析26-27
• 2.3.4 粒径及分布测试27
• 2.3.5 吸水率测试27
• 2.3.6 接触角测试27
• 2.3.7 热性能测试27
• 2.4 结果与讨论27-31
• 2.4.1 SWNC的物化性能和结构27-28
• 2.4.2 Tri-IPDI含量对SWNC乳液外观及涂膜耐水性的影响28-29
• 2.4.3 有机硅含量对水性硝化纤维乳液涂膜耐水性的影响29-30
• 2.4.4 TGA分析30-31
• 2.5 小结31-32
• 3 交联型水性硝化纤维乳液的合成与性能32-43
• 3.1 引言32
• 3.2 实验部分32-36
• 3.2.1 实验试剂32
• 3.2.2 仪器设备32-33
• 3.2.3 GWNC的制备33-36
• 3.3 测试与表征36-37
• 3.3.1 贮存稳定性测试36
• 3.3.2 固含量测定36
• 3.3.3 红外光谱分析36
• 3.3.4 微观结构分析36-37
• 3.3.5 粒径及分布测试37
• 3.3.6 吸水率测试37
• 3.3.7 接触角测试37
• 3.3.8 热性能测试37
• 3.3.9 力学性能 (拉伸强度和断裂伸长率 )测试37
• 3.4 结果与讨论37-42
• 3.4.1 GWNC的物化性能和结构37-38
• 3.4.2 TEM分析38-39
• 3.4.3 甘油含量对水性硝化纤维乳液外观及涂膜耐水性的影响39-40
• 3.4.4 增塑剂含量对WNC涂膜力学性能的影响40-41
• 3.4.5 热重分析41-42
• 3.5 小结42-43
• 4 WNC/PVA复合乳液的制备与性能43-52
• 4.1 引言43
• 4.2 实验部分43-45
• 4.2.1 实验试剂43-44
• 4.2.2 仪器设备44
• 4.2.3 WNC/PVA复合乳液的制备44-45
• 4.3 测试与表征45-46
• 4.3.1 贮存稳定性测试45
• 4.3.2 固含量测定45
• 4.3.3 红外光谱分析45-46
• 4.3.4 微观结构分析46
• 4.3.5 粒径及分布测试46
• 4.3.6 吸水率测试46
• 4.3.7 接触角测试46
• 4.3.8 热性能测试46
• 4.3.9 力学性能 (拉伸强度和断裂伸长率 )测试46
• 4.4 结果与讨论46-51
• 4.4.1 乳液形貌、粒径及贮存稳定性46-47
• 4.4.2 WNC/PVA涂膜力学性能分析47-48
• 4.4.3 PVA含量对WNC/PVA乳液涂膜耐水性的影响48-49
• 4.4.4 WNC/PVA的物化性能和结构49-50
• 4.4.5 TGA分析50-51
• 4.5 小结51-52
• 5 结论与创新点52-54
• 5.1 结论52-53
• 5.2 创新点53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-60
• 攻读学位期间发表的学术论文目录60-61

【参考文献】

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本文编号：310650