本文關(guān)鍵詞：磺酸鹽型水性硝化纖維素乳液的合成及性能研究

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【摘要】：硝基漆具有易打磨修補(bǔ)、漆膜硬度高、干燥速率快、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)良性能,在施工過(guò)程中造成的漆膜瑕疵可通過(guò)打磨、擦蠟上光來(lái)處理,此外硝基漆還具有良好的戶外耐候性和修飾性。因此,硝基漆在文具涂飾、交通工具修補(bǔ)、家具和家居涂裝等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)硝基漆的分散介質(zhì)是有機(jī)溶劑,它的VOC含量嚴(yán)重超標(biāo),大量使用不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)、污染環(huán)境,而且對(duì)施工人員和消費(fèi)者的身體健康造成很大威脅,因此傳統(tǒng)硝基漆的使用受到了限制,用水取代污染環(huán)境、昂貴的有機(jī)溶劑勢(shì)在必行,以水作為分散介質(zhì)生產(chǎn)環(huán)保的硝基涂料成為發(fā)展趨勢(shì)。硝化纖維乳液作為硝基涂料的成膜物質(zhì),對(duì)其進(jìn)行改性成為親水性乳液顯得尤為重要。參閱了大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),以提高水性硝化纖維乳液(WNC)涂膜綜合性能為目的,本論文通過(guò)分子設(shè)計(jì)調(diào)整采用磺酸基作為親水基團(tuán),羥基、氨基作為反應(yīng)基團(tuán)與異氰酸酯基發(fā)生反應(yīng)生成異氰酸酯基封端的親水性預(yù)聚體,通過(guò)該預(yù)聚體上的異氰酸酯基與硝化纖維分子上羥基的反應(yīng)將親水基團(tuán)引入到硝化纖維分子上,使硝化纖維乳液具有自行乳化的功能,均勻分散在水中,形成粒徑小且均勻的乳液,制備出一種性能良好且穩(wěn)定的磺酸鹽型水性硝化纖維乳液。為了進(jìn)一步提升所制備的水性硝化纖維乳液綜合性能,本論文采用聚乙烯醇(PVA)對(duì)已合成的磺酸鹽型水性硝化纖維乳液進(jìn)行共混改性,制備出兼具二者優(yōu)點(diǎn)的聚乙烯醇改性磺酸鹽型水性硝化纖維(PVA/ASWNC)復(fù)合乳液。具體工作主要分為以下三個(gè)部分:(1)N,N-二(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸鈉為親水?dāng)U鏈劑的水性硝化纖維的制備及性能研究采用N,N-二(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸鈉(BES-Na)為親水?dāng)U鏈劑,以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、硝化纖維素(NC)為主要原料,通過(guò)自乳化法制備了羥基磺酸鹽型水性硝化纖維(HSWNC)乳液。探索了IPDI與NC的摩爾比、BES-Na用量對(duì)乳液粒徑及涂膜性能的影響,得到最佳合成實(shí)驗(yàn)條件:IPDI與硝化纖維(NC)的摩爾比為0.83:1,BES-Na的用量為15%。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)得乳液平均粒徑為37.4 nm,PDI為0.275;涂膜吸水率為9.28%。紅外分析結(jié)果表明N,N-二(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸鈉已接枝到硝化纖維上并未破壞硝化纖維分子原有結(jié)構(gòu),TGA分析表明HSWNC涂膜的熱穩(wěn)定性與硝化纖維相比有所提高,涂膜耐水性較好。(2)1,5-二氨基-3-磺酸鈉為親水?dāng)U鏈劑的水性硝化纖維的制備及性能研究采用1,5-二氨基-3-磺酸鈉為親水?dāng)U鏈劑,以異佛爾酮二異氰酸酯、硝化纖維素為主要原料,通過(guò)自乳化法制備了氨基磺酸鹽型水性硝化纖維(ASWNC)乳液。探索了IPDI與1,5-二氨基-3-磺酸鈉摩爾比、硝化纖維用量對(duì)乳液粒徑及涂膜性能的影響,得到最佳合成實(shí)驗(yàn)條件:IPDI與1,5-二氨基-3-磺酸鈉的摩爾比為1.20:1,硝化纖維的用量為12%。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)得乳液平均粒徑為45.52nm,PDI為0.136;涂膜吸水率為10.3%,涂膜表面平整。紅外和XPS分析結(jié)果表明1,5-二氨基-3-磺酸鈉已成功接枝到硝化纖維上,TGA分析表明ASWNC涂膜的熱穩(wěn)定性與硝化纖維相比有所提高。(3)聚乙烯醇改性水性硝化纖維乳液的性能研究制得的氨基磺酸鹽型水性硝化纖維乳液(ASWNC)與聚乙烯醇(PVA)進(jìn)行物理共混制備出PVA/ASWNC復(fù)合乳液。通過(guò)乳液穩(wěn)定性測(cè)試、粒徑大小和粒徑分布測(cè)量以及膜的水接觸角、吸水率和力學(xué)性能測(cè)試,考察了PVA用量對(duì)復(fù)合乳液及其涂膜性能的影響。結(jié)果表明當(dāng)PVA含量為5%時(shí),PVA/ASWNC復(fù)合乳液具有良好的室溫貯存穩(wěn)定性,涂膜拉伸強(qiáng)度為10.4 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為359.4%。采用掃描電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜儀、透射電子顯微鏡和熱重分析儀對(duì)最優(yōu)條件下所制的PVA/ASWNC復(fù)合乳液與ASWNC乳液進(jìn)行了研究比較。與ASWNC乳液相比,PVA/ASWNC復(fù)合乳液的粒徑有所減小,其涂膜的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能均有所提高。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ630.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1292009