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有用在塑料上面耐高温的涂料吗

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2023-01-13 14:58:04

有用在塑料上面耐高温的涂料吗

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2026-05-16 15:45:42

塑料由于质轻、易加工、耐腐蚀、资源丰富等特点,已广泛替代了传统的材料,如金属、木材、皮革等,普遍出现在我们日常生活中。但塑料制品成型加工时会产生颜色不均、色泽单调、花斑疵点等缺陷,且易产生老化变脆、划痕、沾污、静电等问题。涂装涂料可以避免上述缺陷和问题,研发塑料涂料已受到涂料工作者的广泛关注。但由于塑料是低表面能物质,其表面涂装要比钢铁、木器、建筑等表面涂装困难得多,附着力成为制约塑料涂料发展的一个重大障碍。需要根据不同的塑料底材选择不同配方的涂料,这样才能产生更好的附着力。随着人民生活水平的提高和环保意识的加强,塑料涂料也像其它涂料一样,正向着功能化和环保化方向发展。

1塑料表面粘附理论

塑料表面自由能低、极性小。其表面自由能低于10-5J/cm2,所以表面难以附着。就涂料在塑料底材上的附着曾提出多种理论:扩散理论、溶解度参数理论、静电理论、化学键合理论、吸附和机械咬合理论等。其中扩散理论已经得到广泛的认可,该理论认为涂层附着力的大小与涂料扩散到塑料底材内部能力的大小密切相关。其实各种理论并不矛盾,涂料一旦渗透到塑料底材中,渗透物与塑料底材间存在的静电和机械咬合现象会明显增强二者之间的附着力。要想涂料渗透到塑料底材当中,首先要使它能很好地润湿底材,可以通过调配涂料中各组分的比例,使之在底材上铺展开来。此时涂层和塑料底材之间通过化学作用力而结合到一起。如果成膜树脂与塑料基材的溶解度参数选择适当,就能使漆膜与塑料表面形成一个互混层,这时涂料与塑料之间的静电和机械咬合力就会起作用。互混层虽有助于附着,但是要靠涂料中的溶剂对塑料的轻微溶解来实现,如果把握不当使涂料过分溶蚀塑料底材表面,将会使塑料底材表面凹凸不平,漆膜起皱,流平性不好,影响外观。因此所用溶剂的溶解度参数要尽量与塑料的溶解度相差远一些。由于塑料和涂料均是较为复杂的体系,存在着物理、化学等方面的不均一性,因此存在着内应力,如收缩应力、热应力和变形应力等,这些应力均会对涂料的附着力造成不利影响,因而需要添加合适的助剂及选择适当的涂料体系来加以消除。不同的塑料底材也要根据结构相似、极性相近原理选择合适的涂料体系。

2不同塑料底材用涂料的研究进展

目前塑料的种类主要有聚烯烃、PS、ABS、PC、PMMA、聚酰胺和聚醚塑料等。其中,聚烯烃、ABS和PS塑料的应用最为广泛。由于不同塑料底材的结构、极性有很大差别,因此不同的塑料底材要选用不同的涂料体系,见表1。

表1不同的塑料底材根据其结构、极性的不同选用不同的涂料体系

表1

2.1聚烯烃塑料涂料

聚烯烃类塑料主要有聚丙烯塑料(PP)、聚乙烯塑料(PE)。聚烯烃类塑料基材的结晶度高,耐溶剂性强,表面极性和表面能低,除应选择适当的涂料体系外,还需进行适当的表面处理。与该塑料基材有相似的分子结构和溶解度参数的氯化聚烯烃类涂料、氟碳树脂涂料等可提供良好的附着力,是该类塑料用涂料的首选,也可使用环氧、聚氨酯、双组分丙烯酸类涂料。聚烯烃类塑料用涂料包括两类:一类是含氯化聚烯烃类(CPO)的涂料,CPO在聚烯烃中引入了极性基团“氯”,能够与一些涂料用树脂互混,能够润湿塑料表面,提高附着力。。另一类是不含CPO的涂料,要想提高涂层与底材之间的附着力,需引入一些特殊的官能团结构。

2.2ABS塑料涂料

ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styvene)3种单体共聚而成的聚合物。改变3种组分的比例和采用不同的组合方式,以及聚合物相对分子质量不同,可以制造出性能范围广泛的不同规格、型号的ABS树脂,目前单体含量的范围为:A占20%~30%;B占6%~30%;S占45%~70%。可以看出:ABS与PS具有同宗性。但由于它刚性强、硬度大、韧性好、表面性好、成型性好等优点,其应用范围远远超过PS。但相对来讲它的成本要比PS高,这制约了它的发展。由于ABS含苯乙烯单体,适合PS类塑料涂装的涂料也适合ABS的涂装。又由于ABS含有极性单体丙烯腈,具有较高的表面张力,较其它的塑料制品更容易涂装。其可选择的涂料范围比较宽,可选择挥发性涂料,如丙烯酸酯涂料、环氧醇酸硝基涂料、氨酯油涂料,也可选双组分转化型涂料,如丙烯酸聚氨酯涂料。根据需要可以把这些涂料制成有光、半光、各色金属质感以及橡胶软质感的涂料。研制出热塑性丙烯酸酯树脂用做ABS塑料用涂料的基料,配成相应的清漆与白漆,各项物理性能良好。采用低羟基丙烯酸树脂和混醚化三聚氰胺甲醛树脂在酸催化下,低温交联固化形成附着力较强的单组分快干高光泽塑料涂料。以丙烯酸树脂作为基料,同硝酸纤维素配合制得室温干燥的金属闪光漆,同丙烯酸氨基闪光漆相比,不需高温烘烤成膜,施工非常方便。则用热塑性丙烯酸树脂、醋酸-丁酸纤维素(CAB),不同助剂等原料配制出ABS塑料用表面涂料,也具有金属质感。日本最近也研制出一种塑料涂装用仿金属水性涂料,该涂料由聚合物水分散体树脂、金属颜料、着色颜料、成膜助剂、水性涂料用助剂和水组成。可用于各种塑料表面的涂装,特别适用于ABS、PS。

2.3PS塑料涂料

由于成型性能好、外观漂亮、综合力学性能优良等特点,PS与由它改性而来的ABS二者主宰了电器塑料外壳市场。出于成本考虑,PS比ABS更容易被厂家接受。但单纯的PS因其脆性大、易碎裂、耐热性差等缺点,应用受到了限制。用橡胶类聚合物改性聚苯乙烯得到HIPS,即高抗冲击聚苯乙烯,由于解决了上述缺点而在家电外壳得以广泛应用,并越来越多地代替了ABS。HIPS为非结晶、无色透明的塑料,该类塑料分子具有极性,与涂层附着力较好。适宜的体系有环氧涂料、热塑性丙烯酸酯树脂涂料、热固性丙烯酸酯-聚氨酯树脂涂料、丙烯酸改性醇酸树脂涂料、醇酸树脂改性聚苯乙烯涂料、改性纤维素类涂料等。梁增田研究出一种以丙烯酸酯树脂为基料用于HIPS的塑料漆,并用硝基纤维素对丙烯酸酯树脂漆进行改性,且引进一些极性基团,如羧基、氰基等提高涂膜附着力,取得了很好的效果;方秀敏等人则以丙烯酸树脂对硝基纤维素涂料进行改性,制备出性能优良的丙烯酸改性硝基涂料,也能用于HIPS塑料的表面涂装。由于国内彩电业由低端彩电发展为高端彩电,其涂料也从单层热塑性涂料发展成高光涂料。杨国君等人则在这种情形下研制出一种电视机壳HIPS塑料用高光涂料。该涂料由热塑性丙烯酸底漆和聚氨酯罩光清面漆组成,采取2C2B工艺制备而成。出于环保的要求,水性涂料、UV辐射固化涂料得以开发。崔锦峰等人开发了一种UV固化塑料用涂料梳型聚酰胺预聚物,该预聚物由低相对分子质量的聚酰胺树脂和丙烯酸乙酯氨基甲酸酯基一异氰酸酯通过加成反应制得,以聚酰胺为主链、丙烯酸乙酯二氨基甲酸酯为侧链,能满足HIPS塑料的应用要求。Igami,Kiyotaka等人研制出一种塑料耐光涂料用聚合物组合物。该组合物由UV吸收基的聚酯多元醇制得UV吸收聚合物和丙烯酸聚合物或聚氨酯组成。涂装在HIPS底材上,干燥后可提高附着力,在润湿条件下耐光性好。

3塑料用涂料的发展趋势

随着家用电器、手机和汽车等行业的飞速发展,加之人们对外观表面装饰与保护功能的新的要求,塑料用涂料正朝着多功能化、环保化方向发展。

3.1功能性塑料涂料的研究进展

3.1.1防火塑料涂料

防火涂料又称阻燃涂料,塑料本身为高分子材料,属易燃物质,通过在塑料和涂料中添加有效的阻燃剂就可以达到防火的目的。AlbertoFina等人在PP里添加一些含铝的异丁基倍半硅氧烷(Al-POSS)作为阻燃剂,与没加Al-POSS的PP燃烧后比较,具有明显的阻燃效果。王华进等人以改性高氯化聚乙烯树脂为成膜物,多季戊四醇为成炭剂,聚磷酸铵为成炭催化剂研制了一种防火性能优异、适用于塑料制品表面的超薄型防火涂料。王敏等人在树脂中加入酰胺和胍类成分,研究开发了一种防火涂料,受热时酰胺和胍类成分分解产生大量NH3、CO2等不燃性气体,这些气体将上述熔解体吹鼓成膨胀泡沫层,这个膨胀层具有很强的隔离作用(隔热、隔空气),保护基材,使其难以达到燃烧条件,故能有效防火。中国专利1060859A也介绍了一种由甲醛、尿素、氢氧化钠、三聚氰胺、双氰胺、季戊四醇、磷酸、三乙醇胺、盐酸为主要原料制得的聚氨酯塑料防火涂料。

3.1.2导电塑料涂料

导电涂料是在20世纪50年代末产生的一种新型涂料,与其它涂料的区别主要是加入了导电填料。随着家用电器、手机等的广泛使用,其外壳上涂覆导电涂料可以防止电磁干扰、射频干扰,无线电噪声干扰和电晕干扰等。一部分导电涂料还可以起防静电作用,因此导电涂料日益受到人们的重视。GE塑料公司开发出一种适合于粉末涂料基材的导电性树脂NorilGTX674PC,该树脂由聚酰胺与改性聚苯醚制得,含有导电性填充剂,可以起导电作用。日本神东涂料公司最近开发成功电磁干扰(EMI)屏蔽用水性导电涂料,该导电涂料主要用于涂覆塑料壳体内表面。阿克斯布里奇的Trimite有限公司最新推出2种新型电磁波屏蔽涂料J190及J191,可满足抗EMI(电磁干扰)的要求。这两种涂料具有优异的遮盖力,用于ABS、PVC、改性聚苯醚及其他混合型基材,具有很高的附着力及导电率,可大大降低成本,提高应用效率。

3.1.3防静电塑料涂料

塑料等非金属制件表面受气流及液体的摩擦或撞击时很容易产生和积累静电。静电积累达到一定程度,就会放电,致使各种精密仪器、精密电子元器件击穿而报废,甚至引起易燃易爆物起火或爆炸,造成巨大的生命和财产损失。另外,积累在塑料制品表面的静电,由于吸尘严重而难于净化,从而影响制品的外观和在超净环境(如手术室、计算机室、精密仪器等)中的应用。为了避免塑料表面产生和积累静电,目前外部处理的方法就是在塑料表面涂装防静电涂料。陈战利等人以丙烯酸酯为基料,加入一些导电材料如石墨等,使漆膜体积电阻率在104~109Ω·cm。但通过这种添加导电材料的方法所制得的防静电涂料大多附着力、耐油性差,且颜色难看,成本普遍较高。由于一些导电涂料可用于防静电,因此也可以直接涂上导电涂料形成防静电层起防静电作用,如导电性聚苯胺复合纳米材料直接喷涂或刷涂于塑料基材上,不仅起到防静电作用,而且附着力高、成本低。还可以在塑料表面喷涂静电防止剂溶液,如德国Dressler等人在模塑塑料部件表面喷涂表面活性剂溶液(含≥20%有机溶液),具有防静电效果。

3.1.4耐磨耗和耐划伤塑料涂料

塑料制品,如手机、收录机、电视机等壳体由于经常跟人手接触,其涂膜容易磨损,这就要求提高涂料的耐磨损和耐划伤性能。早在1940年,杜邦公司就进行过相关研究。最初,是改良现有的涂料品种,但效果不显著,后来利用“聚碳酸酯MR-5000”、“TuffakCM-2”等有机聚硅氧烷系达到了提高涂膜耐磨性的效果,后人在此基础上进行了大量工作,使有机硅涂料成为耐磨耗和耐划伤涂料的主流。随后对氟碳树脂也有所研究,其硬涂层具有优异的耐划伤性、耐磨性等性能,近年来,其与有机硅树脂一起在塑料制品的涂装中得到广泛应用。上海有机化学研究所研制出一种含四氟乙烯、乙烯三元共聚物的氟塑料涂料,具有很好的耐磨性。与此同时,塑料用UV固化涂料也在开发,与硅烷系相比,其固化速度快、作业方便、成本低且不污染环境。美国专利5385964介绍了一种UV辐射固化塑料用涂料,可用于PC塑料表面涂装。近年来,人们又探索出一种新型涂料,即有机-无机复合涂料,主要是在涂料中加入无机二氧化硅。张克杰等人采用核壳乳液聚合工艺和功能单体对乳液进行改性,制备了具有核/壳结构的苯丙乳液,再与纳米二氧化硅复合,得到高性能水性纳米复合塑料涂料,其涂膜硬度达到3H以上,抗划伤性与耐磨性得到很大的提高。Nakaya,Hidekazu等人采用溶胶-凝胶技术将硅氧烷低聚物和含苯基的烷氧基硅烷反应制得聚硅氧烷基料和均匀分散在该基料中的含苯基有机聚合物,也开发出了塑料底材用有机-无机复合硬涂料,具有很好的抗划伤性。

3.1.5其它功能性塑料涂料

对其它特殊功能塑料涂料,如防腐涂料、防结露涂料等近年来都有研究。如美国、德国都有聚苯胺防腐塑料涂料的相关报道,其还能适用于多数的金属器材上,具有防腐功能并使材料的寿命延长10倍。Lu,PangChia等人研究了一种防结露塑料用涂料,涂覆干燥后可在聚合物薄膜上形成不溶性可热封的防结露涂层。

3.2水性塑料涂料的发展

出于对环保和资源的要求,在近10年来,人们纷纷要求限制高VOC含量和有毒涂料的使用,欧共体更是制定标准,在2004年全面禁止有机溶剂的生产、销售和使用。促进了涂料工业向以水性涂料、高固体分涂料、光固化涂料和粉末涂料等为代表的低毒、环保涂料方向发展,其中最重要的是水性涂料。我国要与世界接轨,也必须在塑料涂料的水性化、无污染化、低成本化上下功夫。早在20世纪80年代末、90年代初,欧美等发达国家就已开展了水性塑料涂料的研究和开发工作,迄今已拥有大量的专利。我国水性涂料的研究开发起步较晚,关于水性塑料用涂料的相关研究报道很少。张景林研制了一种塑料用水性丙烯酸树脂,并配成相应的银白色、酞菁蓝、铁红色涂料,性能达到各方面标准。中国科学院成都有机化学研究所高分子化学研究发展中心对水性塑料涂料的关键技术——高分子微粒子的理论基础研究和水性塑料的预研进行了大量工作,在国内率先完成了无皂乳液聚合技术制备聚合物纳米水分散体的研制工作,制备出的聚合物纳米粒子的粒径达到30~80nm,分布均匀。成都科恩精细化工有限公司采用独有的新型高分子纳米材料合成技术制备水性高分子纳米分散树脂,配以相应的填料、助剂,开发的“绿色环保纳米级水性塑料涂料”项目进入中试及产业化阶段。主要性能达到国外同类产品的先进水平,填补了国内空白,产品及制备技术居国内领先水平,目前已开始与长虹集团电器股份公司合作,研制开发长虹电视机外壳涂料。

4结语

近年来,随着人们环保意识的增强,开发水性塑料涂料势必将会更符合时代要求,最终取代溶剂型涂料。然而目前水性塑料涂料对塑料的附着很差,远不及溶剂型涂料,这制约了它的发展,如何解决这个问题将是涂料研究者的首要任务,为了解决这个问题,许多研究者开始探索新的合成工艺和制备改性复合水性树脂来代替传统的合成工艺和单个的树脂。

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微笑的黑裤
懦弱的羽毛
2026-05-16 15:45:42

表面浸润性是固体表面的一项重要特征,通常以接触角来表征液体对固体的浸润程度。一般来说,固体表面与水的接触角大于 90°时称为疏水表面,大于 150°时称为超疏水表面; 小于 90°时称为亲水表面,小于 5°时称为超亲水表面.

自洁涂料通过改变玻璃、陶瓷、金属或塑料等基材的表match面性能,防止在其表面附着小水滴,从而达到自洁效果。根据作用原理,自洁涂料可分为两类: 一类是建立超疏水表面,使水滴滚动滑落把污染物冲走以达到自洁效果; 另一种是建立超亲水表面,当水滴接触到涂膜表面时会迅速铺展形成均匀的水膜,在重力作用下流走,这样就能有效带走污渍,从而保持表面清洁。

自洁涂料的研究长期以来受到国内外涂料行业的关注。本文对近年来超疏水自洁涂料的研究进展进行了总结,并指出未来的发展方向。

1 超疏水表面产生的机理

科学家在对各种动植物表面进行研究后发现,自然界存在各种超疏水表面,最典型的是荷叶表面,具有自洁功能,可以 “出淤泥而不染” 。德国植物学教授 W. Barthlott 等人在对荷叶表面进行研究后发现,荷叶表面存在蜡晶和无数的微米尺寸的乳突,他们认为荷叶的自清洁特征是由粗糙表面上微米结构的乳突和蜡晶共同引起的,并首次提出了 “荷叶效应”的概念。

江雷在 W. Barthlott 等人研究的基础上发现,在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构,并认为这种微米结构和纳米结构相结合的阶层结构是引起表面超疏水的根本原因,由此产生的疏水表面具有较大的静态接触角和较小的滚动接触角。

国内外大量关于超疏水表面作用机理及制备方法报道均表明,低表面能和微米 - 纳米微观结构的共同作用赋予了表面超疏水性能。

2 超疏水表面的制备方法

通过前面的叙述可知,超疏水表面可通过构建微米 - 纳米结构的粗糙表面和用低表面能物质修饰材料表面两种方法来获得。

材料的表面能越低,其疏水性越强。目前常用的低表面能物质有两种,一种是有机硅,另一种是有机氟。有机硅价格低,应用广,具有良好的疏水性; 而有机氟是目前报道的表面能最低的物质。然而,即使具有最低表面能的光滑平面,其对水的接触角也只能达到 119°。有机氟和有机硅都具有良好的低表面能,应用时须综合考虑二者的优点。

固体表面的浸润性不但受表面化学成分影响,而且还受表面粗糙程度的控制。制备超疏水表面需要构建微观粗糙表面与接枝低表面能物质的协同作用。目前,制备超疏水表面的方法主要有: 溶胶 - 凝胶法、相分离法、模板法、蚀刻法、化学气相沉积法、自组装法等等。

2. 1 溶胶 - 凝胶法

该法是用含有高活性化学组分的化合物作前驱体,在液相下均匀混合,并进行水解、缩合反应,在溶液中形成稳定的溶胶体系; 溶胶经陈化,胶粒间缓慢聚合,形成凝胶; 将配置好的凝胶通过浸渍 - 提拉、旋涂或喷涂等方法涂布到基材表面,再经干燥和热处理,制成超疏水表面。

A. V. Rao 等人以甲基三甲氧基硅烷为前驱体、甲醇做溶剂、氨水为催化剂,通过水解缩合反应制成 SiO 2 气凝胶,其涂膜对水的接触角达到 173° 。

Q. F. Xu 等人在颗粒直径为 60 nm 的硅溶胶中加入 γ - 氨丙基三乙氧基硅烷,缩聚后在玻璃基片上镀膜、干燥,硅凝胶颗粒聚集为微米突起,形成类似于荷叶表面的结构,涂膜的静态接触角大于 155°,滚动角小于 2°,且具有良好的热稳定性。

B. Hulya 等人在室温下以甲基三乙氧基硅烷为原料,经过水解、缩聚、陈化等过程,制备了接触角为 179. 9°,且具有良好透明性、弹性以及热稳定性的超疏水有机硅气凝胶薄膜,在500℃下也能保持良好的超疏水性。

S. S. Latthe 等人以甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯为原料,在室温下采用该技术合成了多孔二氧化硅薄膜。该薄膜的静态接触角高达160°,而滚动角则低至 3° 。

2. 2 相分离法

相分离法是通过溶剂挥发或其它条件,使本来不相容的两组分产生宏观两相分离,形成疏水- 亲水双微观区域或一定的间隙。

A. Nakajima 等人利用有机相和无机相的相分离现象、结合胶体 SiO 2 粒子的填充作用、通过在正硅酸乙酯中添加丙烯酸聚合物,得到了具有坑状结构的粗糙表面,将由于相分离产生的约800 nm 的粗糙度和由于胶体 SiO 2 粒子所产生的约 20nm 的粗糙度有机结合起来,形成双微观结构,该表面经氟硅烷修饰后形成高硬度的透明超疏水性薄膜。

2. 3 模板法

模板法是将低聚物熔融液或溶解液浇铸在类荷叶微观结构表面,或通过具有类荷叶微观结构表面的模板压印聚合物薄膜生成超疏水表面。

冯琳等人以多孔氧化铝为模板,制备了聚丙烯腈纳米纤维; 利用该法还制得了聚乙烯醇的纳米纤维。金美花等人也以多孔氧化铝为模板,得到了聚甲基丙烯酸甲酯 ( PMMA) 阵列纳米柱膜。

2. 4 蚀刻法

蚀刻法是利用激光、等离子体等在基材表面蚀刻出双尺度微观结构的超疏水表面。

郑傲然等人用激光在玻璃上加工同时具有微- 纳米微细结构的硬模板,再通过浇注聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 和固化剂来制作弹性模板,弹性模板复制了硬模板的纹理; 最后,将 PDMS 聚合物浇注在做好的弹性模板上,经烘烤、交联固化后,聚合物表面形成与源模板类似的微纳米结构图案的超疏水表面材料。经检测,该软刻蚀光栅样品表面与水的接触角在 150° 以上。

2. 5 化学气相沉积法

该法是使含有一种或多种化合物的气体与基材表面发生气相反应生成超疏水表面。

K. K. S. Lau 等人在氧化的单晶硅表面烧结一层 Ni 晶体岛; 然后在 Ni 晶体岛上生长碳纳米管 ( VACNTs),再用热丝化学气相沉积法在VACNTs 表面用聚四氟乙烯进行低表面能修饰,得到具有超疏水表面的垂直阵列 VACNTs 。

邓涛等人用类似于化学气相沉积的方法在硅晶片上制备了排列致密的纳米线结构。

2. 6 自组装法

自组装法是通过分子间相互作用和静电作用,层层吸附沉积生成超疏水表面。

李杰等人采用层层组装法将 1 H,1 H,2H,2H - 全氟癸基三氯硅烷沉积到经微弧氧化后的镁 - 锰 合 金 板 基 材 上,制 成 静 态 接 触 角 为156. 4°、滚动角小于 5° 的超疏水表面。B.Javier 等人采用层 - 层沉积法,将两种不同粒径的二氧化硅溶胶(20 nm和 7 nm) 与聚丙烯胺盐酸盐和聚苯乙烯磺酸钠复合,制成静态接触角160°、滚动角小于 10°的透明超疏水薄膜。张连斌等人将聚二烯丙基二甲基氯化铵与硅酸钠交替层 - 层沉积在有微米尺度 SiO 2 球体涂覆的基材上,经过含氟硅烷偶联剂的修饰后,获得静态接触角为 157. 1°、滚动角为 3°的超疏水表面。

3 超疏水自洁涂料的耐久性问题

超疏水表面结构在使用过程中会发生腐蚀以及磨损等损坏,而长时间光照射和污染物的积累也会导致超疏水表面性能的降低。荷叶表面由于其自身的新陈代谢而可保证其超疏水自洁性能的长期有效; 然而模仿这种生物新陈代谢是非常困难的,人工构建的自清洁表面很难实现自清洁效果的再生恢复,这也使超疏水表面涂膜的应用受到限制。

周树学等人开展了超疏水表面再生恢复的研究。他们以三乙氧基硅基封端的氟化聚甲基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷的混合物为成膜树脂,与纳米 TiO 2 粒子复合,采用 3 - 氨基丙基三乙氧基硅烷为固化剂,在室温下制备了力学性能优异的超疏水涂层。研究表明,当 TiO 2 纳米粒子质量分数在 35% 以上时,涂层表面水接触角高于150°、滚动角小于 10°,呈现出良好的超疏水自洁性质; 且有较好的光催化分解污染物的能力和超疏水紫外光辐照恢复性能。

4 结语

制备超疏水表面必须构建微 - 纳米微观粗糙结构; 然而,目前多数技术都存在对设备和工艺要求过高等问题,不适合大面积疏水表面的制备,这些因素限制了超疏水涂料的工业化应用。

由于超疏水自洁涂料具有防水、防雾、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化、防腐蚀等优点,可广泛应用于农业、军工、建筑、交通、纺织、医疗、防腐及日常生活等领域,因此这种涂料未来仍将会获得深入的研究和开发,而解决其耐久性和涂装工艺问题必将是这类涂料研发的主要方向。

老实的冬瓜
老实的眼睛
2026-05-16 15:45:42
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根据有机硅高分子本身就具备了低表面能、粘度低的特点,只是在制备过程中更能适合实际的应用并加以改性。改性后的有机硅树脂的适用范围更宽更好,从发展趋势上已得到证明。

以上摘自《涂料工艺》(居滋善。化学工业出版社。ISBN7-5025-1434-1/TQ.786)“第三章有机硅涂料”的一部分:如果你能借到这本书也许对你有更大的帮助;

制备有机硅树脂,一般多用两种或两种以上的单位进行水解,原料在下面文章给出了。各种单体共水解进,即使配方一样,由于控制的水解条件不同,水解后中间产物的组分和环体生成量常常相差很大。水解时各有关因素的影响:

1、水解介质PH值的影响

(1)酸性介质;(2)中性介质;(3)碱性介质;

2、水解介质中水量的影响:水解时采用低于和氯硅烷反应需要量的水量,形成逐步水解及缩聚反应,限制了环体生成。过量水水解,情况相反。

3、在水解介质中加入溶剂的影响

4、水解中设备搅拌快慢的影响

5、水解时温度的影响;水解时温度较高,组分分子运动剧烈,彼此碰撞的机会增多,有利于共缩聚体的生长,温度低,则反之。

配方制定有关因素:根据不同的树脂类型,这个因素有所不同,有:

(1)烃基平均取代程度(D.S.);(2)平均质量%(包括SiOx,苯基,甲基),经过很多的化学家细致研究的经验,有一个数据范围;

改性树脂:具有两种树脂的优点,弥补了有机硅树脂的缺点,使之更适合于涂料应用的需要。一般用有机硅改性的有机树脂有:醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂,丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂等;

改性的两种方法:冷拼法(物理法);化学法;

有机硅涂料研究的进展

有机硅是第一个获得广泛应用的元素有机高分子化合物,因其独特的化学结构而具有优异的性能,广泛应用于国民经济的各个领域,在涂料工业中亦占有相当重要的地位。有机硅涂料是以有机硅聚合物或有机硅改性聚合物为主要成膜物质的涂料,它具有优良的耐热耐寒、电绝缘、耐电晕、耐辐射、耐潮湿和僧水、耐候、耐沾污及耐化学腐蚀等性能,近年来在产品性能改进及应用方面都得到了迅速发展。

1 硅树脂涂料 以有机硅树脂为成膜物质制成的涂料主要有耐热耐候有机硅防腐涂料、耐搔抓的透明有机硅涂料、脱模和防潮涂料及耐辐射涂料等品种。

涂料用有机硅树脂一般以甲基三氯硅烷(CH3 SiCl3)、二甲基二氯硅烷[(CH3)2SiCl2]、苯基三氯硅烷(C6H5SiCL3)、二苯基二氯硅烷[(C6H5)2SiCl2]及甲基苯基二氯硅烷〔CHO(C6H5) SiCl2」等为原料进行水解缩聚而制得。单体结构、官能团数目与比例对涂层性能的影响很。硅原子上连接的有机基团种类对树脂的性能也有影响,不同的有机基团可使有机硅树脂表现出不同的性能。例如,当有机基团为甲基时,可赋予有机硅树脂热稳定性、脱模性、憎水性、耐电弧性;为苯基时,赋予有机硅树脂氧化稳定性,在一定范围内可破坏高聚物的结晶性;

为乙烯基时,可改善有机硅树脂的固化特性,并带来偶联性;为苯基乙基时,可改善有机硅树脂与有机物的共混性。在硅氧烷主链引入了基,可增加其与醇酸树脂、聚酯树脂等的相容性;引入亚苯基、二苯醚亚基、联苯亚基等芳亚基及硅碳硼高聚物时,耐辐射性强、耐温可达300~500℃;主链结构为Si-N键的有机硅高聚物,其热稳定性在400℃以上。在实际应用中,可根据需要选用不同的有机硅单体,在有机硅树脂中引人不同的有机基团。

晨光化工研究院采用粘度为20~40mPa·s的羟基硅油、(CH3)2SiCl2及甲基三乙氧基硅烷为原料,控制nR/nsi等于1.3~1.4,(CH3)2SiCl2与羟基硅油的质量比为7O:3O,并采用滴加水的方式于50℃共水解1h,得到具有良好硬度和弹性的甲基硅树脂,可用于制备金属膜电阻器的阻燃涂料。中科院化学所以CH3SiCl3为主要原料,以丙酮和二甲苯为溶剂,合成了摩尔质量分布窄的可溶性梯形聚甲基硅树脂,采用该树脂与一定量的铝粉、室温硫化硅橡胶配制成的高温防腐涂料,经250℃老化1000 h,其柔韧性、耐油性和耐腐蚀性等均良好。合肥工业大学用四官能团的硅酸酯与三官能团的烷基硅氧烷,通过严格控制共水解反应,制得兼有硅酸盐和有机硅聚合物特性的基料,该基料与颜填料及其它辅助材料按一定比例配合可制成有机硅耐热涂料。

2 改性有机硅树脂涂料 尽管有机硅树脂具有许多优异性能,但也存在一些问题:一般需高温(150~200℃)固化,固化时间长,大面积施工不方便;对基材的附着力差,耐有机溶剂性差,温度较高时漆膜的机械强度不好,价格较贵等。为克服这些缺点,常用有机硅树脂对有机树脂进行改性。改性有机硅树脂通常兼具两种树脂的优点,可弥补两种树脂在性能上的某些不足,从而提高性能、拓展应用领域。改性方法有物理共混和化学改性两种,化学改性的效果一般比物理共混改性好。化学改性主要是在聚硅氧烷链的末端或侧链上引人活性基团,再与其它高分子反应生成嵌段、接校或互穿网络共聚物,从而获得新的性能。在涂料工业中,用有机硅改性的有机树脂主要有醇酸树脂。丙烯酸树脂、环氧树脂等。

2.1 有机硅改性醇酸树脂涂料

有机硅改性醇酸树脂涂料既保留有醇酸树脂漆室温固化和涂膜物理、机械性能好的优点,又具有有机硅树脂耐热、耐紫外线老化及耐水性好的特点,是一种综合性能优良的涂料。最早的改性方法是将有机硅树脂直接加到反应达到终点的醇酸树脂反应釜中即可;通过这样简单的混合,醇酸树脂的室外耐候性大大改进。另一种改性方法是制备反应性的有机硅低聚物,用以和醇酸树脂上的自由羟基进行反应;也可将有机硅低聚物作为多元醇与醇酸树脂进行共缩聚。通过化学反应改性的醇酸树脂耐候性更好。湖南大学用醇解法制成的羟基封端醇酸预聚体与以水解法或异官能团法制成的有机硅预聚体进行缩聚反应合成出(A一B)n型结构的有机硅-醇酸嵌段共聚物,并以该嵌段共聚物为基料制成清漆;该清漆综合性能优良,既具有醇酸树脂清漆的室温固化、漆膜柔韧性、冲击强度和附着力好的优点,又大大提高了耐热、耐大气老化和抗水介质腐蚀等性能。

2.2 有机硅改性丙烯酸树脂涂料

有机硅改性丙烯酸树脂涂料具有优良的耐候性。保光保色性,不易粉化,光泽好;大量用于金属板材的预涂装、机器设备的涂装及建筑物内外墙的耐候装饰与装修。有机硅改性丙烯酸树脂有溶剂型和乳液型两类,其中硅丙乳胶涂料具有优良的耐候性、耐沾污性、耐化学药品性能,是一种环保型绿色涂料。湖北大学采用水溶性自由基引发剂,以含氢硅油与丙烯酸丁酯为原料,通过乳液聚合方法合成了性能优异的有机硅/丙烯酸酯乳液;该乳液具有很好的耐酸碱。耐高低温及耐电解质稳定性,用其配成的涂料具有很好的耐候性和耐沾污性能。济南化工研究所以丙烯酸酯类单体、D4和乙烯基七甲基环四硅氧烷为原料,通过加人一定量的接枝剂,采用一次投料法合成了稳定的聚丙烯酸酯一聚硅氧烷复合乳液。四川省建材工业科学研究院通过预乳化工艺,采用活性硅油与丙烯酸酯类单体进行乳液共聚,得到有机硅改性丙烯酸乳液,用该乳液配制的涂料涂层耐沾污性好,综合性能优异。

复旦大学采用含乙烯基官能团的有机硅单体与甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸羟基酯等单体通过种子乳液聚合,得到了稳定的性能优异的有机硅改性丙烯酸酯乳液。浙江大学采用有机硅单体对丙烯酸树脂进行改性,制得硅丙乳胶涂料。重庆大学合成了聚有机硅氧烷一聚丙烯酸酯互穿网络涂料,该涂料具有无色透明、硬度高、附着力强、耐酸沉降、耐热老化性及透水性好等优点,可用作摩岩石刻防风化材料。

hh上海市建筑科学研究院开发的有机硅丙烯酸树脂适合于配制耐候性达15年以上的高耐候性涂料。合肥工业大学用正硅酸乙酯部分水解缩聚而得的聚硅氧烷与带羟基的丙烯酸树脂反应制得有机硅接枝改性丙烯酸树脂;该树脂在耐酸碱、耐盐、耐溶剂性能及冲击强度等方面较纯聚硅氧烷有明显改善,且在耐高温性方面较丙烯酸树脂明显提高。江苏省建筑材料研究设计院在丙烯酸树脂的合成中引入一定量的有机硅官能团,制得了溶剂型高耐候性有机硅改性丙烯酸树脂涂料。中科院兰州化学物理研究所用羟基封端的聚二甲基硅氧烷,在偶氮二异丁腈的作用下,与甲基丙烯酸(酯)类单体进行溶液共聚,得到硅橡胶改性丙烯酸树脂,该树脂具有很好的耐热性。

2.3 有机硅改性环氧树脂涂料

用有机硅对环氧树脂进行改性,既可降低环氧树脂内应力,又能增加环氧树脂韧性、提高其耐热性。中科院化学所用聚二甲基硅氧烷改性邻甲酚酚醛环氧树脂,使其内应力大幅度降低,抗开裂指数大为提高。武汉材料保护研究所采用环氧树脂与混容性好的反应性有机硅低聚物缩聚,所制得的有机硅改性环氧树脂兼具环氧树脂和有机硅树脂的优点,不仅提高了耐热性,而且具有良好的防腐性。2.4

有机硅改性苯丙乳液涂料 用有机硅乳液对苯丙乳液进行改性,可明显提高其耐候性、保光性、弹性和耐久性等。上海工程技术大学采用接枝共聚反应合成的有机硅改性苯丙乳液兼具有机硅和丙烯酸树脂的优良性能,涂膜弹性好,其断裂伸长率明显高于苯丙乳液涂膜。上海交通科技大学在苯乙烯-丙烯酸乳液聚合过程中加入一定量的有机硅氧烷进行共聚,制得有机硅改性苯丙乳液建筑涂料,该涂料具有较好的耐水性、耐洗刷性和耐久性。

2.5 有机硅改性其它树脂涂料

有机硅改性的聚氨酯涂料广泛用于飞机蒙皮、大型储罐表面、建筑屋面和文物的保护。中科院兰州化学物理研究所用羟基封端的聚二甲基硅氧烷与醇解蓖麻油改性聚氨酯预聚体进行共混改性,共混物的的固化速度得到改进,成膜后的附着力、硬度、耐热性也得到提高。该所还以有机硅改性漆酚树脂为基料,制得具有耐沸水及抗水蒸气渗透性的涂料,可长期用于设备的防腐。上海建筑科学研究院采用环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂共聚时在主链中引人特殊的亲水官能团制成水溶性环氧硅丙树脂,该树脂具有优异的物理机械性能,并有较好的耐老化。抗紫外线及防腐性能;用该树脂制成的涂料基本无毒、施工简便,涂膜综合性能好,并具有较好的装饰效果。晨光化工研究院采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛与有机硅进行共聚,研制出一种电子器件浸渍料。

3 有机硅增硬耐磨涂料

学有机硅增硬涂料一般以硅溶胶作为Q链节组分,硅官能性磋烷或碳官能性硅烷作为T链 节组分,在水、醇及酸催化剂存在下经水解及部分缩聚反应得到含硅羟基的TQ型硅树脂预聚物溶液。通过调整原料RSi(OR′)3的品种及与硅溶胶的配比、添加剂的品种、溶剂等可以制成各种性能的增硬耐磨涂料。有机硅增硬涂料的粘度通常为4~25 m Pa·s,固含量20%~30%。将其涂布在基材表面后,残存的硅羟基在加热条件下缩合形成网状结构的增硬耐磨层。

有机硅增硬耐磨涂料在耐磨性与耐候性方面均优于紫外线固化丙烯酸树脂类增硬涂料。经有机硅增硬涂料处理的透明塑料已广泛用作眼镜片、汽车车前灯罩、仪表刻度板、光盘及特殊建筑用窗玻璃等。

4 结束语

随着新材料的深入研究、开发和改进,有机硅涂料的性能亦将更加优异,以满足不同行业或领域的不同需求。随着人们生活水平的改善和对居室及建筑物美化要求的提高,有机硅涂料以其优异的耐候性和耐沾污性能在建筑物的装饰装修方面有着广阔的应用前景;并且,随着人们环保意识的增强,有机硅涂料将朝着无污染、绿色环保型方向发展。

活泼的小白菜
斯文的小蝴蝶
2026-05-16 15:45:42
aqueous coating

水性包被 水性涂料 水性包衣

双语例句

1

Study on aqueous coating containing fluoropolymer

水性含氟聚合物涂料的研究进展

2

Super Cleanse For Your Colon ( with its aqueous coating) utilizes a special tableting process to promote the rapid release of its ingredients.

超级净化你的结肠(水性涂料)采用了特殊的压片过程中,以促进其成分快速释放。

复杂的小甜瓜
务实的大米
2026-05-16 15:45:42
问题一:请问聚苯胺的毒性如何? 30分 苯胺的毒性较大,是致癌物质 聚苯胺找一下给你 聚苯胺,商品牌号为“北京-02”。这类缓蚀剂是以甲醛和苯胺作为原料在酸性介质中聚合而成。酸洗缓蚀混合液中各成分的质量比为: 苯胺:甲醛:纯盐酸:热水=1:1:0.5:20 由于聚苯胺的性能不稳定,贮存中会发生变化,所以,一般是在酸洗现场现用现配。 这种缓蚀剂的主要优点是合成工艺简单,水溶性较好,缓蚀效果也好。缺点是所使用的原料(甲醛和苯胺)都具有一定的毒性,对人体有危害。

问题二:我是07届计算机应用技术专业毕业的,大专,想学嵌入式系统开发。不知道上海的那家培训机构好?? 搞技术死路一条,编程编的好,要饭要到老,摘段文章:

先说说本人情况吧。本人一般本科毕业。一直从事的是LINUX嵌入式工作,毕业的时候很多公司也要,包括腾讯。迅雷等公司,最后还是选择了做嵌入式方面的,去了一件外资公司,做底层的驱动。当时毕业的时候年薪已经10W左右了,到了现在年薪差不多16W左右吧。感觉还算可以吧,但是都后来觉得做IT是实在悲剧。每天不就是加班就是学习新技术。没有做不完的项目。没有加不完的班。一天到晚都是技术钱技术后,生活很鼓噪。周围的生活圈子也很少,还有技术到后来不就是复制。粘贴等工作。毫无意义。没有创造性的。还有一点的是做技术,工资和年龄成反比的。一到了30多工资龚下降了,还有可能还有病,因为那么多年坐到电脑隔壁。我到时候不想30多岁的时候和那些90后竞争,IT这一样。年轻人最吃香的了。越老越不值得钱。到时候个个纷纷转行,所以趁现在年轻,早点转行好了。如果当初把投入到技术的精力放到其他的职业上。估计现在都混的不知道多好了。不用还天天写代码调试。加班那么悲剧了。真有能力搞IT的,全是靠天赋,根本不用读什么专业,或者是读了以后退学,当然如果纯粹是想混口饭吃那另当别论。后转行的时候。人脉也成问题了。天天和电脑打交道的人,还会有什么人脉的。呵呵 技术在中国铁定没前途的。因为国家都不重视。都搞房地产的多。有钱也会引进外国的技术,我们只是做做代工而已。所以选择了转行了。还有一点的是。。如果是做JAVA .NET PHP那些就悲剧了。。。你自己想想是不是了。呵呵。我选择了去做业务好了。趁自己还能跑。还有一点提醒一下应届毕业生。你们是应届生有很大的优势,是一张白色。公司可以培养

问题三:有用在塑料上面耐高温的涂料吗 塑料由于质轻、易加工、耐腐蚀、资源丰富等特点,已广泛替代了传统的材料,如金属、木材、皮革等,普遍出现在我们日常生活中。但塑料制品成型加工时会产生颜色不均、色泽单调、花斑疵点等缺陷,且易产生老化变脆、划痕、沾污、静电等问题。涂装涂料可以避免上述缺陷和问题,研发塑料涂料已受到涂料工作者的广泛关注。但由于塑料是低表面能物质,其表面涂装要比钢铁、木器、建筑等表面涂装困难得多,附着力成为制约塑料涂料发展的一个重大障碍。需要根据不同的塑料底材选择不同配方的涂料,这样才能产生更好的附着力。随着人民生活水平的提高和环保意识的加强,塑料涂料也像其它涂料一样,正向着功能化和环保化方向发展。

1塑料表面粘附理论

塑料表面自由能低、极性小。其表面自由能低于10-5J/cm2,所以表面难以附着。就涂料在塑料底材上的附着曾提出多种理论:扩散理论、溶解度参数理论、静电理论、化学键合理论、吸附和机械咬合理论等。其中扩散理论已经得到广泛的认可,该理论认为涂层附着力的大小与涂料扩散到塑料底材内部能力的大小密切相关。其实各种理论并不矛盾,涂料一旦渗透到塑料底材中,渗透物与塑料底材间存在的静电和机械咬合现象会明显增强二者之间的附着力。要想涂料渗透到塑料底材当中,首先要使它能很好地润湿底材,可以通过调配涂料中各组分的比例,使之在底材上铺展开来。此时涂层和塑料底材之间通过化学作用力而结合到一起。如果成膜树脂与塑料基材的溶解度参数选择适当,就能使漆膜与塑料表面形成一个互混层,这时涂料与塑料之间的静电和机械咬合力就会起作用。互混层虽有助于附着,但是要靠涂料中的溶剂对塑料的轻微溶解来实现,如果把握不当使涂料过分溶蚀塑料底材表面,将会使塑料底材表面凹凸不平,漆膜起皱,流平性不好,影响外观。因此所用溶剂的溶解度参数要尽量与塑料的溶解度相差远一些。由于塑料和涂料均是较为复杂的体系,存在着物理、化学等方面的不均一性,因此存在着内应力,如收缩应力、热应力和变形应力等,这些应力均会对涂料的附着力造成不利影响,因而需要添加合适的助剂及选择适当的涂料体系来加以消除。不同的塑料底材也要根据结构相似、极性相近原理选择合适的涂料体系。

2不同塑料底材用涂料的研究进展

目前塑料的种类主要有聚烯烃、PS、ABS、PC、PMMA、聚酰胺和聚醚塑料等。其中,聚烯烃、ABS和PS塑料的应用最为广泛。由于不同塑料底材的结构、极性有很大差别,因此不同的塑料底材要选用不同的涂料体系,见表1。

表1不同的塑料底材根据其结构、极性的不同选用不同的涂料体系

表1

2.1聚烯烃塑料涂料

聚烯烃类塑料主要有聚丙烯塑料(PP)、聚乙烯塑料(PE)。聚烯烃类塑料基材的结晶度高,耐溶剂性强,表面极性和表面能低,除应选择适当的涂料体系外,还需进行适当的表面处理。与该塑料基材有相似的分子结构和溶解度参数的氯化聚烯烃类涂料、氟碳树脂涂料等可提供良好的附着力,是该类塑料用涂料的首选,也可使用环氧、聚氨酯、双组分丙烯酸类涂料。聚烯烃类塑料用涂料包括两类:一类是含氯化聚烯烃类(CPO)的涂料,CPO在聚烯烃中引入了极性基团“氯”,能够与一些涂料用树脂互混,能够润湿塑料表面,提高附着力。。另一类是不含CPO的涂料,要想提高涂层与底材之间的附着力,需引入一些特殊的官能团结构。

2.2ABS塑料涂料

ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styvene)3种单体共聚而成的聚合物。改变3种组分的比例和采用不同的组合方式,以及聚合......>>

高高的棉花糖
温柔的芹菜
2026-05-16 15:45:42
1、隔热反射涂料能够是反射太阳光中的热量,还可以通过阻隔热传导保持室内的温度。

2、一般反射隔热涂料,采用了超低导热系数中空镀膜陶瓷材料,反射的太阳热量高达90%以上,还具有防水、防霉、防潮的效果,被广泛运用于工业和建筑行业。

3、反射隔热涂料能够实现室内有效降温,防晒隔热降温性能提高了20%以上,近年来通过不断的技术改进,反射隔热涂料反射率可以达到92%,太阳反射比达到0.88,半球发射率达到0.89,高指标高反射降温,效果惊人。

4、反射隔热涂料还拥有很强的装饰效果,其拥有多种颜色,作为新型产品,对人体不会产生任何损害,使用十几年也不会出现变色、开裂的情况。

二、反射隔热涂料怎么刷

1、在涂刷反射隔热涂料之前,需要对墙体表面进行清洁处理,保证墙体表面清洁、平整、干燥。如果是钢铁金属,需要对表面进行除锈、除异味、除油污,采用清水清洗的方法,则需要水分完全蒸发以后再涂刷隔热涂料。

2、在涂刷的时候,需要开桶后搅拌均匀,一般涂刷厚度在0.3mm-0.5mm。

3、涂刷第一遍后,需要等待2小时以后,直到表面完全干燥后,才可以涂刷第二遍。

老迟到的月饼
自由的小懒猪
2026-05-16 15:45:42
无污染水性涂料

 论文关键词:丙烯稀丁酯 苯乙烯 乳液聚合 预乳液 乳化剂 引发剂

论文摘要 :本文叙述了,苯乙烯和丙烯酸丁酯在乳化剂:十二烷基硫酸钠,引发剂:过硫酸铵,存在的情况下利用连续滴加预乳液的聚合工艺,合成苯丙乳液的过程。并通过几组平行实验确定反应温度、搅拌速度、预乳液的滴速及不同时期反应时间对乳液合成及其性能的影响。通过观察反应现象及利用测定实验产物的数据,不断对实验进行改进,尽量减小不良因素对产物性能的影响。试验表明:

温度在82-84℃,预乳液在两小时左右滴完,预乳液发生聚合的现象明显。温度50℃,强力搅拌一小时制得的预乳液的质量较好。引发剂的量应小于0.3%,用量过大乳液会发生破乳。

Abstract :This text has been narrated, styrene and acrylic acid cube ester are in the emulsifier : 12 alkyl sulphuric acid sodium, initiator: Pass sulphuric acid ammonium , is it is it add craft of getting together of the cream in advance to drip in succession to utilize under the situation that exist, formate the course of third cream of benzene. And parallel experiment confirm temperature of reacting , mix speed, cream drip speed and react time impact on the cream is formated and performance with period in advance through several group. Through observing the phenomenon of reacting and utilizing determining the data which test the result , are improving the experiment constantly, try one's best to reduce the impact on performance of the result of the bad factor. The test shows :

Temperature, in 82-84 degrees Centigrade, the cream is dripped in about two hours in advance, the phenomenon that the cream gets together is obvious in advance. 50 of temperature, brute force mix make one hour the quality of the cream is better in advance. The quantity of the initiator should be smaller than 0.3%, the broken milk happens in the too big cream of consumption .

Keywords: Propylene rare cube ester Styrene The cream getting together The cream in advance Emulsifier Initiator

第一章 绪论

建筑涂料的发展方向是无毒安全、节约资源、有利于环境保护的水性涂料和无公害低污染涂料。不断提高水性涂料的质量,开发新的品种,是巩固和发展水性建筑涂料的重要环节之一。

国外对建筑物的外墙面装饰非常重视,,经常有计划地涂装建筑物外墙,有的国家高达90%。在我国,相当一部分建筑仍然采用面砖或幕墙进行装饰,而用涂料进行装饰的还不足10%。目前使用的外墙涂料品种主要为乳胶涂料和溶剂型涂料,前者大多为苯丙、纯丙薄质乳胶涂料及厚质复层涂料;后者使用较少,但随着最近推出的低毒溶剂型丙烯酸涂料的出现,使用量有所增加。因此,大力发展超耐候性及高性能外墙涂料来满足市场的需求是当务之急。

苯丙乳液是胶体分散体系,具有明显的胶体化学性质,当苯丙乳液与水泥或其他颜料混合均匀后,苯丙乳粒子向浆体内分散,被吸附在其他颜料、水泥凝胶及未水化的水泥粒子的表面上。聚合物粒子封闭了水泥凝胶及未水化水泥粒子的微孔和毛细管孔,水泥进一步水化由于聚合物粒子被吸附在水泥凝胶表面上,使水泥浆体内存在足够的水分,防止了水泥的结块现象,因此苯丙乳液水泥漆具有一定的贮存稳定性。苯丙乳液实际上是由苯乙烯和丙烯酸酯类单体共聚而成,本文从最终产品的性能比考虑,选定由苯乙烯和丙烯酸酯共聚体系,并加入少量丙烯酸作为交联剂。反应过程按自由基加成方式聚合。

在施工后形成涂膜时,由于基材吸收了一定的水分和水分的蒸发,涂膜发生了物理机理干燥,分散于水相中的苯丙乳液水泥等复合物粒子就慢慢接近,以至相互接触。水的毛细管压力能够把分散的复合物粒子挤在一起,排列愈紧、压力就愈大,水分挥发愈快,复合物中的苯丙乳液树脂包围的水泥和填料同时呈在干硬的膜之中,构成一个三维空间,牢固结合密实的整体。

1.1 苯丙乳液聚合机理

乳液聚合的机理HarKins首先做了定性的描述了。他认为,当乳化剂溶于水时,若其浓度超过临界胶束浓度时,则乳化剂分子聚焦在一起形成乳化剂胶束。在乳化剂溶液中加入难溶于水的单体并进行搅拌时,单体大部分分散成液滴,部分单体则增溶于乳化剂胶束中。当水溶性的引发剂加入后,引发剂在水中生成自由基并扩散到胶束中去,并在那里引发聚合反应。 HarKins将理想乳液聚合机理分为三个阶段:

第一阶段: 乳胶粒生成期

从诱导期结束到胶束耗尽这一期间为聚合第一阶段。在此阶段中,由于水相中引发剂分解出的自由基不断的扩散到胶束中,并在那里引发聚合反应,生成单体、聚合物粒子,既乳胶粒,随着反应的不断进行,新乳胶粒不断产生,使聚合反应进行一个加速期。另一方面,随着放映的进行,乳胶粒的体积渐渐的增大,其表面积也随之增加,这样越来越多的乳化剂分子从水相被吸附到乳剂粒表面上,因而破坏了乳化剂与胶束间的平衡。胶束中的乳化剂分子不断补充入水相,直到转化率达到一定程度后,水相中的乳化剂浓度下降到临界胶束浓度以下,胶束即告消失。此时,不再有新的乳胶粒生成,聚合体系中的乳胶粒不再变化,至此反应转入第二阶段。

第二阶段:反应恒速期

从胶束消失到单体液滴消失这一期间为第二阶段。此阶段由于胶束的消失,体系中不再有新的乳胶粒生成,总的乳胶粒数目保持不变。且随着聚合反应的进行,单体液滴中的单体不断扩散入乳胶粒中,使粒子中的单体浓度不变,所以此阶段聚合速率保持不变,直至单体液滴消失,聚合速率下降,反应转入第三阶段。

第三阶段:降速期

从单体液滴消失至聚合反应结束为第三阶段。此阶段由于单体液滴的消失,不再有单体经水相扩散进入乳胶粒,故乳胶粒中进行的聚合反应只能靠消耗粒子中贮存的单体来维持,使聚合速率不断下降,直至乳胶粒中的单体耗尽,聚合反应也就停止。

1.2 乳液聚合工艺

生产聚合物乳液和乳液聚合物有多种工艺可供选择。如间歇工艺、半连续工艺、连续工艺补加乳化剂工艺及种子乳液聚合工艺等。对同种单体来说,若所采用的生产工艺不同,则所制造的产品质量、生产效率及成本各不相同,因此具体应用中可根据对产品的性能要求和不同生产工艺的不同特点,来合理选择可行的生产工艺。

1.2.1 预乳化工艺

在进行连续或半连续乳液聚合中,常常采用单体的预乳化工艺。将去离子水投入预乳化罐中,加入乳化剂,搅拌、溶解,再将单体缓缓加入,在规定的时间内充分搅拌,得到稳定的单体乳状液。该工艺可使单体、乳化剂分散均匀,使以后的聚合过程中体系的稳定性提高,乳胶粒尺寸分布较均匀,共聚物组成均一。

1.2.2 种子乳液聚合

种子乳液聚合即先制取种子乳液,然后在种子的基础上进一步进行聚合,最终得到所需的乳液。种子乳液是在种子釜中制成的,其过程为:先向种子釜中加入水、乳化剂、水溶性引发剂和单体,再于一定温度下进行成核与聚合,生成数目足够大、粒度足够小的乳胶粒。然后,取一定量的种子乳液投入聚合釜中,还要加入去离子水、乳化剂、水溶性或油溶性引发剂及单体,以种子乳液的乳胶粒为核心,进行聚合反应,使乳胶粒不断增大。在聚合时,要严格控制乳化剂的补加速度,以免生成新的乳胶粒。

采用种子乳液聚合工艺,可以克服连续乳液聚合过程中的不稳定瞬态现象,减小了聚合过程的波动。同时,用种子乳液聚合方法可以有效的控制乳胶粒直径及其分布。在单体量不变的情况下,增加种子乳液的用量,可使粒径减小;而减少种子乳液的用量,则可使粒径增大。由于种子乳液中的乳胶粒直经很小,年龄分布和粒径分布都很窄,这有利于改善乳液的流变性能。另外,采用种子乳液聚合方法可以生产出具有异形结构的乳胶粒的聚合物乳液,这将赋予聚合物乳液特殊的功能和优异的性能。

1.3 课题的意义

以上的文献综合了关于乳液聚合的机理、聚合工艺,从中我们可看出,尽管乳液聚合技术的开发始于本世纪早期,在许多聚合物的生产中己经成为主要的方法之一,每年世界上通过这种方法生产的聚合物以千万吨计,有着如此大的经济意义,如此悠久的生产发展历史工艺上也已经比较成熟,但是由于乳液聚合体系众多的影响因素,且各因素间复杂的互动效果,致使其定量的详尽的内部规律还没有完全被人们所掌握,乳液聚合的机理和动力学理论还远远落后于实践。在某种情况下提出来的数学模型,常常不能用于另一种条件和其他单体,不然就会出现很大误差。因此,对于不同的聚合体系、不同的生产操作条件都必须详细的考察各种影响因素和相互关系以求对该体系的特点进行准确的把握,以达到对生产过程和产品质量的有效控制。

目前对于各种乳液共聚体系的实验性研究已多有报道,在国内也有多家生产企业,虽然各种乳液的聚合有许多相似之处,但想用类似的工艺制备出性能良好的不同乳液是不可能的。若想制备一种性能良好的乳液,就必须对它的合成工艺做具体详细的研究。

苯丙乳液具有色彩丰富、美观大方、施工简便、工期短、工效高特别具有保色性;耐污染性的优点。适用外墙涂料、彩色涂料、复层花纹涂料、内墙涂料、防水涂料等建筑装饰领域。本文对苯丙乳液的聚合机理、合成工艺、影响因素及产物的性能检测作了详细的介绍。这对于制备出高质量的苯丙乳胶涂料具有很大的科学和经济意义。

 第二章 苯丙乳液的合成

2.1 原料

表1 各种原料

名称

级别

生产厂家

苯乙烯

分析纯

沈阳试剂一厂

丙烯酸丁酯

分析纯

北京市兴京化工厂

丙烯酸

分析纯

天津市华东试剂厂

乳化剂

聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10)

化学纯

沈阳合富化学试剂厂

十二烷基硫酸钠(SDS)

分析纯

沈阳市化玻站试剂厂

引发剂

过硫酸铵

分析纯

沈阳试剂一厂

缓冲剂

碳酸氢钠

分析纯

沈阳试剂厂

pH调节剂

氨水

分析纯

沈阳市试剂三厂

2.2 合成工艺

2.2.1 预乳化阶段

将0.45g十二烷基硫酸钠、1.2g乳化剂OP-10、24g苯乙烯、24g丙烯酸丁酯在一定量水中快速搅拌混合,使之预乳,得到预乳化液。

2.2.2 主反应阶段

把0.15g聚乙烯醇(PVA)、0.09g过硫酸钾、0.15g十二烷基硫酸钠、0.3g乳化剂OP-10与一定量的水混合溶解,装到有搅拌器、回流冷凝管、温度计和两个滴液漏斗的多口烧瓶中,搅拌升温至75℃。加入1/3的预乳化液,控制温度在73~76℃,保温至液体呈蓝光。剩余的2/3的预乳化液和0.21g过硫酸钾、0.3g碳酸氢钠水溶液分别从两个滴液漏斗中缓慢滴入,在慢速搅拌下于1h内滴完,并在此温度下反应1h。

2.2.3 后处理阶段

升温至86~88℃,保温至无单体回流。降温至30~40℃,调pH值为8~9,过滤出料,即得苯丙共聚乳液。

2.3 实验产物性质测定

2.3.1 乳液固含量的测定

在己恒重的称量瓶中,取试样1.0-1.5g(准确至0.0001g),放在105-110℃恒温干燥箱连续干燥3h时,取出称量瓶,盖上盖子,放入干燥器中冷却至室温,称重。平行测定三个样品求其平均值。计算公式如下:

含固量=

G1一称量瓶重(g)

G2一称量瓶加试样重(g)

G3一称量瓶加恒温干燥后试样重(g)

2.3.2凝聚率和乳液聚合稳定性

乳液的聚合稳定性用凝聚率MC来表示,凝聚率山称重法获得,反应结束后,称量体系产生的凝聚物,放入烘箱烘至恒重,MC越小说明聚合过程的稳定性越好。乳液聚合结束后,用100目丝网过滤乳液,滤渣用水仔细洗涤后烘干至恒重,称其质量为W,聚合用单体及乳化剂总量为W0,计算凝聚物生成量百分比。则MC由下式计算:

MC= (W/W0) × 100%

2.3.3乳液粘度的测定

采用涂-4杯,测试温度:25℃

第三章 结果与讨论

3.1 纯丙乳液聚合共进行三种聚合工艺

3.1.1 单体全滴加法

将所有的水、乳化剂、引发剂、助剂等全部投人三颈瓶中,搅拌、升温,将称好的单体混合后倒人滴加漏斗中,当温度升高到聚合温度时,滴加漏斗中的单体,在3h内滴定,然后恒温至转化率>98%,降温调节pH值出料。

3.1.2 种子聚合法

将水、乳化剂、助剂,5%单体投人三颈瓶中,搅拌,升温至聚合温度,反应0.5一lh后,再分别滴加剩余单体、引发剂3h滴完,恒温至转化率>98%,降温调节pH值出料。

3.1.3 预乳化法

取4/5的水、乳化剂、引发剂、助剂全部单体投人三颈瓶中,在室温下快速搅拌乳化30min,然后将1/3的预乳化液和1/5的水投人另一个三颈瓶中搅拌,升温至聚合温度,反应0.5一lh后滴加余下的预乳化液,在3h内滴完,恒温至转化率>98%,降温调节pH值出料。

通过比较,我们认为:方法(1)在反应后期转化率上升缓慢,方法(2)滴加时,引发剂与单体较难控制同步,方法(3)操作方便,后期反应较快,转化率都达到98%以上。

3.2 反应温度的影响

表2 反应温度的影响

温度/℃

凝胶量

乳液外观

转化率/%

离心稳定性

65-75

乳白蓝光

<80

稳定

75-85

乳白蓝光

80-90

稳定

85-95

大凝

乳白色

>95

破乳

由表2可看出,当温度高于900C和低于700C时,聚合反应效果均不理想。引发剂在较低温度下分解慢,形成的活性自由基少,反应速率慢,转化率低反应温度过高时,反应速率过快,体系不稳定易产生凝胶和粘釜现象。这主要是因为高温下乳化剂的特性发生了变化,乳化效果变差。综合考虑,本实验分两阶段,采用不同温度聚合。前期滴加单体阶段,保持温度75-850C,使反应体系稳定;滴加完单体后再升温到85-900C进行保温,加快反应速率,缩短聚合完全的时间。

当反应温度升高时,乳胶粒布朗运动加剧,使乳胶粒之间进行撞击而发生聚结的速率增大,故导致乳液稳定性降低同时,温度升高会导致乳液稳定性下降,因为非离子型乳化剂遇水时将同水分子发生缔合形成水化乳化剂分子,可使其很好的溶解在水中形成透明溶液,并在乳胶粒周围形成很厚的水化层,但在反应温度升高时,水分子热运动加剧,水和乳化剂分子间缔合力减弱,会使乳胶粒表面上的水化层减薄,当达到某一温度时,水化层大幅度减薄,使乳化剂分子在水中的溶解度减小,以至于使之从水中沉析出来,溶液浊度突然升高,这一温度就是非离子乳化剂的浊点,此时乳化剂就失去了稳定作用,导致破乳。

3.3 搅拌强度的影响

表4 搅拌速度对乳液质量的影响

搅拌速度

前期

中期(升温反应期)

保温期

慢速

乳白

乳白

蓝光充足

中速

微蓝

微蓝

蓝光充足

较快速

微蓝

蓝光充足

乳白

快速

蓝光充足

微蓝

乳白

在乳液聚合过程中,搅拌的一个重要的作用是把单体分散成单体珠滴,并有利于传质和传热。但搅拌强度又不宜过大,否则会使乳胶粒数目减少,乳胶粒直径增大及聚合反应速率降低,同时会使乳液产生凝胶,甚至招致破乳。因此对乳液聚合来说,应采用适度的搅拌。

第四章 结论

根据多组平行实验得出预乳液制备的好坏将直接影响乳液质量和性能。制备预乳液时,应在反应器中先加入引发剂、乳化剂再加入单体。这样反应器中就先具备了乳液发生聚合的条件,防止单体间自聚,并在50OC 强力搅拌(大约350转/分)40分,制得的预乳液比较理想。温度对乳液的聚合影响也很大,如果控制不好将出现破乳或凝聚。由实验得出乳液聚合的最佳温度为82 OC-84 OC,当温度高于900C和低于700C时,聚合反应效果均不理想。引发剂在较低温度下分解慢, 形成的活性自由基少,反应速率慢,转化率低 ;反应温度过高时,反应速率过快,体系不稳定 ,易产生凝胶和粘釜现象。这主要是因为高温下乳化剂的特性发生了变化,乳化效果变差。预乳液的滴加速度对聚合也有影响,如果滴加过慢乳液可能会破乳,过快预乳液反应不完全,可能发生自聚。在不同时期玻璃棒的搅拌速度一定要控制恰当, 预乳化阶段和主反应阶段较快(大约350转/分) ,后处理阶段较慢(大约150转/分).本实验中乳化剂的用量控制在0.2%左右 ,引发剂控制在0.2%-0.3%,但每次制得乳液的质量都不太理想,可见乳化剂和引发剂的用量乳液聚合影响存在.乳液中的,酸性或碱性过强,或反应温度过高会破坏乳液体系的稳定性,产生凝胶,因此应严格控制乳液的 pH值和温度。本实验中一是加人适量的NaHCO3控制乳液的 pH值。

苯丙乳液在制备过程中,内部反应及其复杂,如果反应过程中控制不当或选用的工艺、配方不合适等因素均可导致凝聚现象发生,凝聚的形态有多种,如产生一些粗粒子,或者可能在整个反应器内凝成一团。可见影响乳液质量的因素是多种多样的。

开心的雪糕
风趣的小懒猪
2026-05-16 15:45:42
粉末涂料的种类

1. 热固型

热固型粉末涂料是指以热固性树脂作为成膜物质,加入起交联反应的固化剂经加热后能形成不溶不熔的质地坚硬涂层。温度再高该涂层也不会像热塑性涂层那样软化,而只能发生分解。由于热固性粉末涂料所采用的树脂为聚合度较低的预聚物,分子量较低,所以涂层的流平性较好,具有较好的装饰性,而且低分子量的预聚物经固化后,能形成网状交联的大分子,因而涂层具有较好防腐性和机械性能。故热固性粉末涂料发展尤为迅速。

(1)环氧粉末涂料。由于具有优异的与金属粘合力、防腐蚀性、硬度、柔韧性和冲击强度,所以是热固性粉末涂料中首先应用的品种。环氧粉末涂料的配制是由环氧树脂(Epoxy Resin)、固化剂(curing agent)、颜料(pigment)、填料(filler)和其它助剂(assistant)所组成。这几种组分对所形成的粉末涂层性能的贡献是互相制约和影响的,一个适宜的配方,实际上是各种组分协调的结果。

(2)聚酯粉末涂料。聚酯粉末涂料与其它类型粉末涂料相比,具有独特性质。表现在耐候性、耐紫外旋光性能比 [2] 环氧树脂好。另外由于聚酯树脂带有极性基团,所以上粉率比环氧树脂高,烘烤过程中不易泛黄,光泽度高,流平性好,漆膜丰满,颜色浅等特性,因而具有很好的装饰性。一般多用于电冰箱、洗衣机、吸尘器、仪表外壳、自行车、家具等领域。

(3)丙烯酸酯粉涂料。丙烯酸树脂粉末涂料有热塑性和热固性两种。热固性丙烯酸树脂粉末涂料最大的优点是具有优良的耐候性、保色性、耐污染性、金属附着力强、涂膜外观优异,适用作装饰性粉末涂料。

2. 热塑型

热塑性粉末涂料是1950年开始出现的,它在喷涂温度下溶融,冷却时凝固成膜。由于加工和喷涂方法简单,粉末涂料只需加热熔化、流平、冷却或萃取凝固成膜即可,不需要复杂的固化装置。大多使用的原料都是市场上常见的聚合物,多数条件下都可满足使用性能的要求。但也存在某些不足,诸如熔融温度高,着色水平低,与金属表面粘着性差等。尽管如此,常用的热塑性粉末涂料仍表现出一些特有的性能,其中聚烯烃粉末涂料具有极好的耐溶剂性;聚偏氟乙烯涂料具有突出的耐候性;聚酰胺具有优异的耐磨性;聚氯乙烯具有较好的价格/性能比;热塑性聚酯粉末涂料具有外观漂亮、艺术性高等优点。这些特性使热塑性粉末涂料在涂料市场中占有很大比例。

(1)聚氯乙烯粉末是工业化大规模生产的最便宜的聚合物之一。它具有极好的耐溶剂性,对水和酸的耐蚀性好,耐冲击,抗盐雾,可防止食品污染和对静电喷涂有高的绝缘强度。主要用于涂装金属网板、钢制家具、化工设备等。

(2)聚乙烯粉末涂层具有优良的防腐蚀性能,耐化学药品性及优异的电绝缘性和耐紫外线辐射性。缺点是机械强度不高,对基体的附着力较差。可用于化工池槽、叶轮、泵、管道内壁、仪表外壳、金属板材、冰箱内网板、汽车零部件等。

(3)尼龙粉末涂料。尼龙(Nylon)又称聚酰胺,由于分子链上氯基的N原子与相邻链段上的氢原子易形成氢键,所以聚酰胺树脂的熔点一般都较高。尼龙具有较高的机械强度、抗冲击性能、硬度、耐磨性和摩擦系数小、低吸尘等优点,可用于特殊要求的部件。如用于水泵叶轮、纺织机械零部件、柴油机的起动活塞零部件、机帆船推进器叶轮、汽车车轮、摩托车支架、农业机械、建筑和运动器材等。另外,由于尼龙的抗盐水和对霉菌、细菌的惰性,很适于制造浸于海水或接触海水的涂层,同时尼龙粉末涂料无毒、无味,不被霉菌侵蚀,不会促使细菌生长,很适于喷涂食品工业的零部件,饮用水管和食品包装等。