大學(xué)高分子化學(xué)課程設(shè)計(jì)

Xxxx大學(xué)高分子化學(xué)課程設(shè)計(jì)丙烯酸酯類乳膠漆制備的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)：2xxxxx姓名：Xxx專業(yè)班級：Xxxx乳膠漆主要包括乳液、填料、水等，乳膠漆大量用于建筑行業(yè)。在我國開發(fā)生產(chǎn)乳膠漆的乳液有：聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯-順丁稀二酸二丁酯共聚乳液、醋酸乙烯-丙稀酸酯共聚乳液、氯乙烯-偏氯乙烯共聚乳液、苯乙烯-丙稀酸酯共聚乳液、等。聚丙烯酸酯乳膠漆(ployacrylatelatexpaint)為粘稠液體。其耐候性、保色性、耐水性、耐堿性等性能均比聚醋酸乙烯乳膠涂料好。因?yàn)榫郾┧狨ト槟z涂料有許多優(yōu)點(diǎn)，所以我們將對他的合成做進(jìn)一步探究關(guān)鍵詞：丙烯酸酯乳膠漆乳膠涂料

目錄1丙烯酸酯類乳膠漆的性能分析……………32丙烯酸酯類乳膠漆合成實(shí)驗(yàn)的目的、意義…………33丙烯酸酯類乳膠漆合成的原理和方法綜述…………34丙烯酸酯類乳膠漆合成的制備方法綜述……………55設(shè)計(jì)丙烯酸酯類乳膠漆合成的實(shí)驗(yàn)步驟………………6

1、丙烯酸酯類乳膠漆的性能分析丙烯酸酯乳膠漆是一種新型的乳液型外墻涂料。它是由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯等丙烯酸系單體加入乳化劑、引發(fā)劑等，經(jīng)過乳液共聚而制得純丙烯酸酯乳液；再以該乳液為主要成膜物質(zhì)，加入適量的顏料、填料及助劑，經(jīng)分散、混合、過濾而制成的涂料，是一種技術(shù)性能優(yōu)良的外墻涂料。丙烯酸酯乳膠漆外墻涂料的主要成膜物質(zhì)是丙烯酸酯系共聚乳液。顏料常用鈦白粉、氧化鐵紅、氧化鐵黃、氧化鐵黑和酞菁藍(lán)等。填料一般用超細(xì)型填料，如800目以上的重質(zhì)硅酸鈣，高光澤的丙烯酸酯乳膠漆可不加填料。具有以下特點(diǎn)：1.丙烯酸酯乳膠漆外墻涂料比其他乳液涂料的涂膜光澤柔和,基層表面流暢光滑（木制表面及石膏板等）；2.耐候性、保色性、耐久性優(yōu)異，涂膜的耐用期可達(dá)lO年以上；3.良好的透氣性、滲透性及耐水性；4.自身具有良好的自潔性，保色性優(yōu)異；5.優(yōu)異的附著力及遮蓋力；6.耐酸堿性、防霉抗藻性能優(yōu)異。2丙烯酸酯類乳膠漆合成實(shí)驗(yàn)的目的、意義2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握自由基乳液聚合反應(yīng)機(jī)理，達(dá)到理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合；2掌握聚合配方和聚合反應(yīng)條件，在確定體系組成原理、作用、配方設(shè)計(jì)及用量等方面得到初步鍛煉；3對聚合工藝條件的設(shè)置有所了解，進(jìn)一步掌握聚合單體配比、聚合溫度和反應(yīng)時(shí)間等因素的確定方法。3丙烯酸酯類乳膠漆合成的原理和方法綜述隨著建筑業(yè)的發(fā)展和住宅業(yè)的興起，乳膠漆廣泛地用于室內(nèi)裝修和高樓外墻的裝飾。乳膠漆是一種水性涂料，以水作為分散介質(zhì)，高聚物分子均勻地分散在水中形成穩(wěn)定的乳液作為成膜物質(zhì)，加入顏填料和各種功能性助劑，經(jīng)分散研磨形成一種混和分散體系。其組成中有機(jī)溶劑含量低，只有2％—8％左右。是一種綠色環(huán)保型涂料。目前，乳膠漆的品種主要有聚醋酸乙烯乳膠漆、乙苯乳膠漆、苯丙乳膠漆、純丙烯酸酯乳膠漆、叔碳酸酯乳膠漆等，近年來還出現(xiàn)高彈性和高耐候性的有機(jī)硅單體、有機(jī)氟單體改性丙烯酸乳膠漆。乳膠漆由乳液，顏填料，助劑和水四個(gè)部分組成。3.1乳液乳膠漆的乳液決定了乳膠漆的附著力，耐水性，耐沾污性，耐老化性，成膜溫度，儲(chǔ)存穩(wěn)定性等根本性能。隨著涂料技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，現(xiàn)在已經(jīng)有多種性能不同，用途相異乳液可供選擇，如苯丙，酯丙，叔醋，純丙，硅丙，彈性乳液等。乳液可以自行合成，也可以向有關(guān)廠家購買。選擇合適的乳液生產(chǎn)乳膠漆是至關(guān)重要的。制造乳膠漆的乳液是由多種單體經(jīng)乳液聚合合成的，共聚單體的選擇將直接決定乳液乃至乳膠漆的性能。合成純丙乳液時(shí)選擇甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸等單體作原料。在這些單體中，甲基丙烯酸甲酯主要為乳液提供必要的硬度，耐大氣性和耐洗刷性，甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸丁酯，提供樹脂的彈性、柔韌性、耐沖擊性和涂膜的附著力。丙烯酸為分子結(jié)構(gòu)提高親水基團(tuán)可增加涂膜與基材的附著力3.2顏填料

生產(chǎn)乳膠漆的顏填料有鈦白粉(金紅石型和銳鈦型)，立德粉，重質(zhì)碳酸鈣，輕質(zhì)碳酸鈣，滑石粉，瓷土，云母粉，白炭黑，重晶石粉，沉淀硫酸鋇，硅酸鋁粉等。用于外墻乳膠漆的顏填料有金紅石型鈦白粉，重質(zhì)碳酸鈣，滑石粉，云母粉等，適用于內(nèi)墻乳膠漆的顏填料有銳鈦型鈦白粉，立德粉，重質(zhì)碳酸鈣，輕質(zhì)碳酸鈣，滑石粉，瓷土，硅酸鋁粉等。各種顏填料的密度是不同的，其性能差別也很大。

顏填料的吸油量是乳膠漆的一個(gè)重要指標(biāo)，在同樣的稠度下，吸油量大的顏填料比吸油量小的顏填料要耗費(fèi)較多的漆料，不同顏填料的顏色，遮蓋力，著色力，粒度，晶型結(jié)構(gòu)，表面電荷，極性等物理性能均不相同，也決定了其化學(xué)性能(耐化學(xué)品性，耐侯性，耐光性，耐熱性)的不同，因此合理選擇顏填料的數(shù)量品種在乳膠漆的生產(chǎn)中也很重要，它決定了乳膠漆分散性能的好壞、遮蓋能力、耐老化性、外觀狀態(tài)、儲(chǔ)存穩(wěn)定性等各種性能。3.3助劑

乳膠漆中使用的助劑有潤濕劑，分散劑，增稠劑，消泡劑，成膜助劑，PH調(diào)節(jié)劑，防腐劑，防霉劑等。其中分散劑和增稠劑的使用尤為重要，早期的乳膠漆或者低成本涂料中用的分散劑多采用多聚磷酸鹽類，如六偏磷酸鈉，三聚磷酸鈉，在高PVC低成本的乳膠漆中，選用聚丙烯酸鹽和陰離子，非離子多官能團(tuán)嵌段共聚物為分散劑。

乳膠漆的觸變指數(shù)的高低是所用增稠劑效果的最好檢測。流平性好的乳膠漆，其TI＜4，流平性要求不高的乳膠漆，其TI可略高。實(shí)踐證明，HEC增稠的乳膠漆增稠效率高，用量少，但流平性差，刷痕不容易除去。聚丙烯酸酪乳液使用便利，但是容易受到PH值影響。締合型增稠劑性能優(yōu)良，但價(jià)格比較貴。

特殊品種助劑具有顯著作用：硅助劑可以明顯改變?nèi)槟z漆的附著力，蠟助劑可以使乳膠漆呈現(xiàn)荷葉效果，氟碳助劑則極大的改變了乳膠漆的附著力，防水性能和耐沾污性3.4水

乳膠漆所用水為脫離子水，可由專用的脫離子水器生產(chǎn)，乳膠漆用水標(biāo)準(zhǔn)可以參照蒸汽鍋爐用軟水指標(biāo)：總硬度＜0.3毫克當(dāng)量/升；而將自來水用于乳膠漆生產(chǎn)是不合適的，短時(shí)期內(nèi)尚無明顯變化，長期儲(chǔ)存則極容易沉淀，并容易造成破乳。3.5合成原理

樹脂以微細(xì)粒子團(tuán)（0.1～2.0μm）的形式分散在水中形成的乳液稱為乳膠。乳膠可分為分散乳膠和聚合乳膠兩種。而在乳化劑存在下靠機(jī)械的強(qiáng)力攪拌使樹脂分散在水中而制成的乳液稱為分散乳膠。由乙烯基類單體按乳液聚合工藝制得的乳膠稱為聚合乳膠，用于制取水性涂料的聚合乳膠主要有醋酸乙烯乳膠、丙烯酸酯乳膠、丁苯乳膠以及醋酸乙烯和其他單體共聚的乳膠。

乳液聚合是在機(jī)械攪拌下，用乳化劑使單體在水中分散成乳液而進(jìn)行的聚合反應(yīng)。聚乙烯醇是醋酸乙烯酯聚合常用的乳化劑，它兼起著增稠和穩(wěn)定膠體的作用。醋酸乙烯很容易聚合，也很容易與其他單體共聚。可以用本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合或乳液聚合等方法合成各種不同的聚合體。

醋酸乙烯單體的聚合反應(yīng)是自由基型加聚反應(yīng)，屬連鎖聚合反應(yīng)，整個(gè)過程包括鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三個(gè)基元反應(yīng)。

1)鏈引發(fā)是不斷產(chǎn)生單體自由基的過程；

2)鏈增長反應(yīng)是是極為活潑的單體自由基不斷迅速地與單體分子加成，生成大分子自由基，鏈增長反應(yīng)的活化能低，速度極快；

3)鏈終止反應(yīng)是兩個(gè)自由基相遇，活潑的單電子相結(jié)合而使鏈終止。3.6涂料制備原理

要把乳膠進(jìn)一步加工成涂料，必須使用顏料和助劑。以下是常用的助劑及其功用。

1)分散劑（相潤濕劑）：這類助劑能吸附在顏料粒子的表面，使水能充分潤濕顏料并向其內(nèi)部孔隙滲透，使顏料能研磨分散于水相乳膠中，分散了的顏料微粒又不能聚集和絮凝。

2)增稠劑：能增加添作料的粘度，起到保護(hù)膠體和阻止顏料聚焦、沉降的作用。

3)防霉劑：加有增稠劑的乳膠漆，一般容易在潮濕的環(huán)境中長霉，故常在乳膠涂料中加入防霉劑。

4)增塑劑和成膜助劑：涂覆后的乳膠漆在溶劑揮發(fā)后，余下的分散粒子須經(jīng)過接觸合并，才能形成連續(xù)均勻的樹脂膜5)消泡劑：涂料中存在泡沫時(shí)，在干燥的漆膜中形成許多針孔，消泡劑的作用就是去除這些泡沫。

6)防銹劑：用于防止包裝鐵罐生銹腐蝕和鋼鐵表面在涂刷過程中產(chǎn)生銹斑的浮銹現(xiàn)象。

相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)：

1涂料遮蓋力測定法：GB/T

1726-1979

2漆膜耐水性測定法：GB/T

1733-1993

3漆膜、膩?zhàn)幽じ稍飼r(shí)間測定法：GB/T

1728-1979

4漆膜一般制備法：GB-T

1727-1992

5涂料固體含量測定法：GB/T

1725-19794丙烯酸酯類乳膠漆合成的制備方法綜述4.1乳液制備

采用半連續(xù)化生產(chǎn)工藝進(jìn)行。先將去離子水50g，十二烷基苯磺酸鈉及25％的混和單體放入帶溫度計(jì)、攪拌器、泠凝管及滴液漏斗的四口燒瓶內(nèi)，通氮?dú)鈹嚢?0min后，加入1/2的引發(fā)劑過硫酸銨。緩慢升溫至80℃反應(yīng)30一40min后，然后稱好余下的75％的混和單體，于滴液漏斗中緩慢滴加反應(yīng)溫度控制在80～85，在1．0～1．5h內(nèi)滴完。補(bǔ)充加人余下的引發(fā)劑，在85～90℃內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)l.5～2.0h。

乳液性能參數(shù)：外觀為乳白色呈藍(lán)相，固體分為45％~50％；PH值為2～5。

4.2涂料的制備

4.2.1用量筒量取30mL丙烯酸乳液于燒杯中,在充分?jǐn)嚢柘录尤氚彼{(diào)pH值至7左右,然后加入0.001g磷酸三丁酯充分?jǐn)嚢柚僚菽耆?最后加入乙二醇攪拌均勻。

4.2.2將1.7g六偏磷酸鈉加入到30m水中,充分?jǐn)嚢?使其溶解,再加入鈦白粉0.05g,高速攪拌5min,立德粉0.28g,高速攪拌10min,反應(yīng)物料呈白色漿狀。

4.2.3將所制的白色漿加入到步驟1的乳液中,高速攪拌10min,然后加入云母粉0.05g

,高速攪拌5min,

再加入聚乙烯醇0.01g,

高速攪拌

15

min,即成所需產(chǎn)品丙烯酸乳膠漆。該產(chǎn)品呈白色膏狀,無硬塊,攪拌后即均勻分散。

5設(shè)計(jì)丙烯酸酯類乳膠漆合成的實(shí)驗(yàn)步驟5.1聚丙烯酸酯乳液合成操作：乳化劑在水中溶解后加熱升溫到60oC，加人過硫酸銨和質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％的單體，升溫至70oC，如果沒有顯著的放熱反應(yīng)，逐步升溫直至放熱反應(yīng)開始，待溫度升至80—82oC、將余下的混合單體緩慢而均勻加入，約2h加完，控制回流溫度，單體加完后，在30min內(nèi)將溫度升至97oC，保持30min,冷卻．用氨水調(diào)pH至8—9。5.2聚丙烯酸酯乳膠涂料的配方和配制表8．3給出了幾個(gè)聚丙烯酸酶乳膠涂料的典型配方配方的原則與前述聚酯酸乙烯醞乳膠涂料相同，鈦白的用量視對遮蓋力高低的要求來變動(dòng)，內(nèi)用的考慮白度遮蓋力多些，顏料含量高些；外用的要考慮耐候性，乳液的用量相對要大些。在木材表面．要考慮木材木紋溫濕度不同時(shí)脹縮很歷害，因此顏料含量要低些，多用些乳液。5.3儀器：（使用條件）

電動(dòng)攪拌器、冷凝管

滴液