本文關(guān)鍵詞：硅氟改性丙烯酸樹脂的合成及在陰極電泳涂料的應(yīng)用研究

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【摘要】：陰極電泳涂料(CEDP)作為工業(yè)化應(yīng)用的環(huán)境友好型水性環(huán)保涂料之一,主要是以水溶性陽離子樹脂為主要成膜物,采用電泳方式進行涂裝,因其具有涂膜均勻、低污染、省資源、安全系數(shù)高等優(yōu)點,而且易實現(xiàn)自動化涂裝,已經(jīng)大范圍應(yīng)用于機械電氣產(chǎn)品、裝飾五金產(chǎn)品、輕工產(chǎn)品、建材產(chǎn)品和汽車產(chǎn)品等,是一種商業(yè)價值前景良好的環(huán)境友好型水性涂料。丙烯酸樹脂在高光澤度、耐候性等特性上具有較為顯著的優(yōu)勢,已廣泛應(yīng)用在裝飾性的陰極電泳涂料中,本文首先合成了應(yīng)用于陰極電泳涂料中的陽離子型丙烯酸樹脂,并為了提高丙烯酸樹脂涂層的耐污性、耐溫性以及耐腐蝕性,分別采用含硅化合物和含氟化合物對其進行改性。首先本文選取甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、甲基丙烯酸異冰片酯(IBMA)、N-異丁氧基丙烯酰胺(N-IBAM)通過溶液聚合的方式,合成了系列陽離子型丙烯酸樹脂(PA),FT-IR結(jié)果顯示全部丙烯酸單體參與了聚合反應(yīng)。實驗結(jié)果表明了最佳的合成條件為:選用偶氮二異丁腈(AIBN)引發(fā)劑的用量為1.25wt%,反應(yīng)溫度為95±1℃,反應(yīng)時間為5h,確定了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)的用量為15wt%,甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)的用量為13wt%,選用中和劑為乳酸,中和度為90%,合成了固含量為65wt%的陽離子丙烯酸樹脂。確定了外加固化劑選用甲乙酮肟(MEKO)封端的HDI三聚體,樹脂與固化劑的配比量n(-OH):n(-NCO)確定為1:1.1,該制備條件下,電泳涂料粒徑為9.39nm,貯存穩(wěn)定性良好、電泳漆膜的耐水性、耐沸水性以及耐醇性通過,電泳漆膜鉛筆硬度為3H,柔韌性測試為0mm,附著力測試為0級,耐沖擊強度測試為50Kg·cm。在所制備的陽離子丙烯酸樹脂成膜材料基礎(chǔ)上,選擇乙烯基三異丙氧基硅烷(TIVS)對其進行共聚改性,通過FT-IR顯示了TIVS已成功鑲嵌在PA中,制備出有機硅改性丙烯酸樹脂(SPA)�？疾炝瞬煌琓IVS添加量對SPA樹脂及電泳漆膜的影響,實驗結(jié)果顯示當(dāng)TIVS的添加量為9 wt%時,合成的樹脂及制備電泳漆膜性能較佳,樹脂的粘度為27.45Pa·s,電泳漆液粒徑12.7nm,電泳漆膜吸水率為0.943%,水接觸角為101.27°,二碘甲烷接觸角為89.3°,顯示了較好的疏水效果與疏油效果,玻璃化溫度為36.5℃,并顯示了較佳的耐酸堿性。在SPA配方(TIVS添加量為9wt%)的基礎(chǔ)上,選擇全氟烷基乙基丙烯酸酯(FEMA)對PA進一步進行共聚改性,通過FT-IR顯示了TIVS、FEMA已成功鑲嵌在PA中,合成了硅氟改性陽離子丙烯酸樹脂(SFPA)。在SPA配方(TIVS添加量為9wt%)的基礎(chǔ)上,考察了不同F(xiàn)EMA添加量對SFPA樹脂及電泳漆膜的影響,能譜與掃描電鏡圖可以看出,電泳漆膜的氟原子與硅原子遷移到了電泳漆膜,考察了不同F(xiàn)EMA添加量對SFPA樹脂及電泳漆膜的影響,實驗結(jié)果顯示了當(dāng)FEMA的添加量為9wt%時,電泳漆膜的水接觸角為106.4°,二碘甲烷接觸角為96.3°,顯示了優(yōu)異的疏水、疏油效果,電泳漆膜光澤度為100.5°,TG圖顯示了電泳漆膜具有更優(yōu)異的熱力學(xué)性能,另外,結(jié)果還顯示了優(yōu)異的耐鹽水性能。以合成出的純丙烯酸酯(PA)、硅改性丙烯酸酯(SPA)、硅氟改性丙烯酸酯(SFPA)電泳樹脂為例,分析了電泳工藝參數(shù)對電泳涂膜厚度和外觀的影響,得出最佳的電泳工藝參數(shù):電泳涂裝的電壓為40V,電泳涂裝的時間為50s,槽液溫度為30℃,在該電泳條件下,得到厚度均勻、漆膜流平性良好的電泳涂膜。
【關(guān)鍵詞】：丙烯酸樹脂 陰極電泳涂料 有機硅 有機氟 改性
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ637
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 前言13-26
• 1.1 電泳涂料概述13-14
• 1.2 國內(nèi)外陰極電泳涂料的概況14-15
• 1.2.1 國外陰極電泳涂料的概況14
• 1.2.2 國內(nèi)陰極電泳涂料的概況14-15
• 1.3 陰極電泳涂料的類型15-17
• 1.3.1 陰極電泳涂料的特點15-16
• 1.3.2 陰極電泳涂裝的原理16-17
• 1.4 陰極電泳涂料基體樹脂的種類17-19
• 1.4.1 環(huán)氧樹脂17-18
• 1.4.2 聚氨酯類樹脂18
• 1.4.3 丙烯酸類樹脂18-19
• 1.5 陰極電泳涂料的交聯(lián)體系19-20
• 1.6 陰極電泳涂料的改性研究進展20-24
• 1.6.1 含硅功能材料改性陰極電泳涂料20-22
• 1.6.2 含氟功能材料改性陰極電泳涂料22-23
• 1.6.3 含硅氟功能材料改性陰極電泳涂料23-24
• 1.7 課題研究目的及意義24
• 1.8 本課題研究的內(nèi)容24-26
• 第二章 陽離子型丙烯酸樹脂合成及在陰極電泳涂料的應(yīng)用26-52
• 2.1 引言26-27
• 2.2 實驗部分27-32
• 2.2.1 實驗材料27-29
• 2.2.2 陽離子型丙烯酸樹脂合成設(shè)計29
• 2.2.3 陽離子型丙烯酸樹脂玻璃化溫度設(shè)計29-30
• 2.2.4 反應(yīng)單體的滴加方式對樹脂的影響30-31
• 2.2.5 合成工藝流程框圖31
• 2.2.6 實驗原理31
• 2.2.7 陽離子型丙烯酸樹脂合成步驟31-32
• 2.2.8 陰極電泳涂料的制備和固化32
• 2.3 性能測試與表征32-37
• 2.3.1 陽離子型丙烯酸樹脂及電泳漆液外觀32
• 2.3.2 固含量的測定32-33
• 2.3.3 粘度的測定33
• 2.3.4 電泳漆液貯存穩(wěn)定性測試33
• 2.3.5 電泳漆膜耐水性測試33-34
• 2.3.6 電泳漆膜耐醇性測試34
• 2.3.7 電泳漆膜耐沸水性測試34
• 2.3.8 電泳漆膜硬度測試34
• 2.3.9 電泳漆膜附著力測試34
• 2.3.10 電泳漆膜耐沖擊性測試34-35
• 2.3.11 電泳漆膜柔韌性測試35
• 2.3.12 電泳漆膜光澤度測試35
• 2.3.13 羥值測定35-36
• 2.3.14 胺值的測定36
• 2.3.15 丙烯酸酯單體轉(zhuǎn)化率的測定36-37
• 2.3.16 陽離子型丙烯酸樹脂的紅外光譜表征37
• 2.3.17 電泳漆液透光率測試37
• 2.3.18 電泳漆液pH值測試37
• 2.3.19 電泳漆液電導(dǎo)率測試37
• 2.3.20 固化劑的熱分析37
• 2.4 結(jié)果分析與討論37-50
• 2.4.1 紅外光譜圖表征分析37-38
• 2.4.2 反應(yīng)溫度對丙烯酸酯單體轉(zhuǎn)化率的影響38-39
• 2.4.3 引發(fā)劑添加量對丙烯酸酯單體轉(zhuǎn)化率的影響39-40
• 2.4.4 助溶劑的類型及用量對樹脂水溶性的影響40-41
• 2.4.5 中和度對樹脂及漆液的影響41-43
• 2.4.6 聚合物胺值、羥值對樹脂及電泳漆膜性能的影響43-46
• 2.4.7 封閉型多異氰酸酯種類的影響46-48
• 2.4.8 固化劑DSC分析48
• 2.4.9 固化劑用量對電泳涂膜性能的影響48-50
• 2.4.10 漆膜性能的測試50
• 2.5 本章小結(jié)50-52
• 第三章 有機硅改性丙烯酸樹脂合成及陰極電泳涂料的應(yīng)用52-66
• 3.1 引言52
• 3.2 實驗部分52-55
• 3.2.1 實驗原料52-54
• 3.2.2 合成工藝流程圖54
• 3.2.3 實驗原理54
• 3.2.4 有機硅改性陽離子型丙烯酸樹脂合成步驟54
• 3.2.5 陰極電泳涂料的制備與固化54-55
• 3.3 性能測試與表征55-57
• 3.3.1 有機硅改性陽離子型丙烯酸樹脂及電泳漆液外觀55
• 3.3.2 固含量的測定55
• 3.3.3 粘度的測定55
• 3.3.5 電泳漆膜硬度測試55
• 3.3.6 電泳漆膜光澤度測試55
• 3.3.7 電泳漆膜吸水率性測試55-56
• 3.3.8 電泳漆膜耐酸、堿性測試56
• 3.3.9 有機硅改性陽離子型丙烯酸樹脂的紅外光譜表征56
• 3.3.10 電泳漆液粒徑分析56
• 3.3.11 電泳漆膜接觸角分析56
• 3.3.12 電泳漆膜的熱分析56-57
• 3.4 結(jié)果分析與討論57-64
• 3.4.1 有機硅聚合物對樹脂的影響57-58
• 3.4.2 紅外光譜圖表征58
• 3.4.3 TIVS添加量對改性陽離子型樹脂粘度的影響58-59
• 3.4.4 TIVS添加量對電泳漆液分散粒徑的影響59-60
• 3.4.5 TIVS添加量對電泳漆膜吸水率的影響60-61
• 3.4.6 TIVS添加量對電泳漆膜接觸角的影響61-62
• 3.4.7 TIVS添加量對電泳漆膜硬度的影響62-63
• 3.4.8 電泳漆膜熱性能分析63-64
• 3.4.9 TIVS添加量對電泳漆膜耐酸堿性的影響64
• 3.5 本章小結(jié)64-66
• 第四章 硅氟改性丙烯酸樹脂的合成及陰極電泳涂料的應(yīng)用66-81
• 4.1 引言66-67
• 4.2 實驗部分67-69
• 4.2.0 實驗原料67
• 4.2.1 實驗儀器67-68
• 4.2.2 合成工藝流程圖68
• 4.2.3 實驗原理68-69
• 4.2.4 硅/氟改性陽離子型丙烯酸樹脂合成步驟69
• 4.2.5 陰極電泳涂膜的制備69
• 4.3 測試方法69-71
• 4.3.1 硅/氟改性丙烯酸樹脂及電泳漆液外觀69
• 4.3.2 固含量的測定69
• 4.3.3 電泳漆液貯存穩(wěn)定性測試69
• 4.3.4 電泳漆膜吸水率性測試69-70
• 4.3.5 電泳漆膜耐鹽水性測試70
• 4.3.6 電泳漆膜光澤度測試70
• 4.3.7 硅/氟改性陽離子型丙烯酸樹脂的紅外光譜表征70
• 4.3.8 電泳漆液粒徑分析70
• 4.3.9 電泳漆膜的熱分析70-71
• 4.3.10 電泳漆膜接觸角分析71
• 4.3.11 電泳漆膜表面形貌掃描電鏡分析71
• 4.3.12 電泳漆膜能譜分析71
• 4.4 實驗結(jié)果與分析71-79
• 4.4.1 紅外光譜譜圖表征分析71-72
• 4.4.2 FEMA添加量對電泳漆液粒徑的影響72-74
• 4.4.3 電泳漆膜表面分析74
• 4.4.4 FEM添加量對電泳漆膜接觸角的影響74-75
• 4.4.5 FEMA添加量對電泳漆膜光澤度的影響75-76
• 4.4.6 電泳漆膜熱力學(xué)性能測試76-78
• 4.4.7 電泳漆膜漆膜的耐鹽水性能測試78-79
• 4.5 本章小結(jié)79-81
• 第五章 電泳涂裝工藝研究81-87
• 5.1 電泳涂裝實驗81-82
• 5.1.1 電泳涂裝示意圖81-82
• 5.2 結(jié)果與討論82-86
• 5.2.1 電泳電壓的影響82-83
• 5.2.2 電泳時間的影響83-84
• 5.2.3 電泳溫度的影響84-86
• 5.3 本章小結(jié)86-87
• 第六章 總結(jié)87-89
• 參考文獻89-94
• 研究生在讀期間發(fā)表的論文94-95
• 致謝95

【參考文獻】

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本文編號：654297