摘 要

丙烯酸酯乳液具有优异的光稳定性和耐候性，良好的耐水、耐碱、耐化学品性，但是因乳胶粒相互交联存在间隙，因此造成硬度较低、成膜性差、干燥速度慢等缺点，限制了其使用范围。本课题从聚合物微观分子结构与涂膜宏观性能之间的关系研究入手，采用半连续乳液聚合方法，通过引入交联和功能基团合成了具有自交联结构的水乳型丙烯酸酯聚合物。索氏抽提方法和傅立叶红外光谱研究了聚合物的聚合反应的自交联程度和交联结构，研究结果表明，含有不同含量的功能单体的聚合物交联程度不同，固化时间越长，交联程度越好；热重分析实验结果表明交联程度高的涂膜具有更好的热稳定性；当功能单体含量为2%时，漆膜交联程度可达80%，硬度为H，具有较好力学性能。

关键词：自交联；丙烯酸酯乳液；双丙酮丙烯酰胺

Abstract

The acrylate emulsion has excellent light stability and weatherability， good water resistance， alkali resistance and chemical resistance. However， there is a drawback that the latex particles are intertwined with each other， resulting in a low hardness， poor film formation， and slow drying ， which limits its use. In this paper， the relationship between the microscopic molecular structure of the polymer and the macroscopic properties of the coating was studied. The semi-continuous emulsion polymerization method was used to synthesize the water-emulsion acrylic polymer with self-crosslinking structure by introducing cross-linking and functional groups The Soxhlet extraction method and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were used to study the self-crosslinking degree and cross-linking structure of the polymer. The results showed that the crosslinking degree of the monomers containing different contents was different， the longer the curing time， The results show that the coating with high degree of cross-linking has better thermal stability. When the functional monomer content is 2%， the degree of cross-linking of the film is up to 80% and the hardness is H ， with good mechanical properties.

Key Words：self-crosslinking；polyacrylate latexes；diacetone acrylamide

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 乳液聚合 2

1.3 乳液聚合工艺 2

1.3.1 间歇乳液聚合 2

1.3.2 半连续乳液聚合 3

1.3.3 连续乳液聚合 3

1.3.4 预乳化工艺 4

1.3.5 种子乳液聚合 4

1.4 自交联原理 4

1.5 乳液成膜机理 4

1.6 丙烯酸酯乳液研究进展 5

1.6.1 胶黏剂 5

1.6.2 涂料 5

1.6.3 阻燃剂 6

1.7 丙烯酸酯水性涂料 6

1.8 自交联丙烯酸酯乳液研究进展 7

1.9 乳胶漆的应用 8

1.9.1 墙用建筑涂料 8

1.9.2 地板上光漆 8

1.9.3 涂料印花浆 8

1.10 论文研究的目的意义 8

第2章 实验部分 10

2.1 自交联丙烯酸酯乳液的合成 10

2.1.1 实验仪器与原料 10

2.1.2 乳液聚合反应 11

2.1.3 涂膜的制备及自交联反应 11

2.1.4 检测与表征 12

2.1.4.1 乳液外观观察 12

2.1.4.2 固含量测定 12

2.1.4.3 涂膜交联程度测定 12

2.1.4.4 聚合物乳液红外光谱测定 12

2.1.4.5 热重分析 12

2.1.4.6 涂膜耐溶剂性检测 12

2.1.4.7 涂膜的硬度 12

2.1.4.8 涂膜的附着力 13

2.2 结果与讨论 13

2.2.1 乳液的制备 13

2.2.2 微观结构的分析 15

2.2.2.1 反应机理及红外光谱分析 15

2.2.2.2 热重分析 16

2.2.3 涂膜的性能研究 16

2.2.4 本章小结 17

第3章 结论 18

参考文献 19

致谢 21

第1章 绪论

1.1引言

丙烯酸酯乳液共聚物是由丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类单体进行乳液聚合的产物^[1]。目前，应用最广泛的是甲基丙烯酸酯类共聚物和苯乙烯丙烯酸酯类共聚物乳液。由于丙烯酸酯类聚合物乳液不易受酸腐蚀、不易受碱腐蚀，不易于电化学腐蚀，而且还具有较为优良的耐光性和耐水性，因此丙烯酸酯乳液具有非常光明的发展前景，涂料是目前这类聚合物乳液中最广泛的应用。

所谓涂料是指涂覆在物体表面，能与被涂物体表面形成一层具有很强牢固作用的涂层，通常以树脂、乳液为主，再加以相对应的颜料、填料，然后添加合适的助剂，最后以有机溶剂或水制备成一种具有涂覆与附着能力的液体。涂料因其自身聚合单体结构的作用，具有不易受到化学腐蚀的特性，能够作为保护物体表面的物质；另外在制备涂料过程中，加入一定的颜填料在不改变其保护性能的同时起到了使物体看上去美观的作用。现如今，工业生产和日常生活中的方方面面都有着涂料的身影，涂料不仅起到了保护重要财产的安全，同时也用以美化了我们生活的环境。

传统的溶剂型涂料是以溶剂为分散介质，加入单体，乳化剂，引发剂以发生乳液聚合的共聚物乳液，虽然其涂膜表面光滑，耐水性好，但是其含有的挥发性有机物（VOC），对环境和人体造成了巨大的影响。长期处于有机溶剂环境之中的人，会出现记忆力减退、注意力很难集中、身体疲惫、头晕等不同程度的症状；另外，一些具有挥发性的有机物具有破坏臭氧层的能力，从而导致温室效应的产生，是全球气候变暖的原因之一。因此，世界上主流国家均出台相应规章规范对溶剂型涂料的使用，发展新型可替代涂料，以限制VOC的排放。新世纪，我国战略上由出口导向型经济向创新型经济国家转变，国民生活水平日益提高，再也不用为吃不饱穿不暖发愁，现在国民的精神层次要求也在提高，不满足于生活环境向城市转移的变化，更希望生活方式更加的健康，环保，这在一定意义上也在促进涂料工业的发展，人们更愿意选择绿色无害的涂料保护与装饰家庭。