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本文旨在合成系列可以产业化的、性能优秀的可聚合型磷酸酯功能单体。通过引入自制的新型磷酸酯功能单体,合成了一种功能性苯丙乳液,并基于该乳液制备涂料。实验工作主要从以下三个方面开展:
首先,由甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA),甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),甲基丙烯酸与聚乙二醇(200)的单酯产物和五氧化二磷(P205)反应,制备了三种新型的磷酸酯功能单体;通过正交实验方法分析了影响酯化率和单酯含量的因素,并用傅立叶红外光谱(FTIR)表征了功能单体的结构,核磁共振和双指示剂滴定相结合的方法分析了产物组成。结果表明:原料摩尔比是影响酯化率和单酯含量最主要的因素,反应温度和反应时间对之影响较小。
第二,将该功能单体引入乳液聚合中,合成了一种功能性苯丙乳液;研究了乳液聚合和乳胶膜性能的影响因素;并用FTIR、示差扫描量热仪(DSC)、粒径分布仪等对其进行了表征。结果表明:当阴、非离子乳化剂混合配比为1:l时,乳化剂用量为3%,功能单体用量为2%时(均为相对于单体总量),乳液及乳胶膜有最佳的综合性能;乳胶粒粒径在70nm左右,多分散指数为1.05;加入的磷酸酯功能单体与其它单体发生了很好的自由基共聚反应,大大提高了乳胶膜对金属基材的附着力,加入2%后,附着力由不加时的5级提高到2级;与商品乳液相比,自制功能性苯丙乳液具有更优秀的防锈性能。
最后,用自制的功能性苯丙乳液为成膜物质,辅以防锈颜料、填料、助剂、去离子水等制备了一种水性防锈涂料;用正交实验方法研究了防锈颜料的种类和用量对涂膜防锈性能的影响,并比较了商品苯丙乳液、自制普通苯丙乳液(不加功能单体)和功能性苯丙乳液在水性涂料中的应用性能以及对水性涂料防锈性能的影响。实验结果表明:当PVC/CPVC为0.9,且防锈颜料复合磷酸锌的用量为颜填料总量的60%时,水性防锈涂料防锈性能最好,涂膜耐3%盐水浸泡时间高达45天,35℃中性盐雾试验超过200h;用自制的普通苯丙乳液和功能性苯丙乳液制备的防锈涂料的防锈性能比用商品苯丙乳液制备的更优秀,同样条件下,普通苯丙乳液和功能苯丙乳液的耐3%盐水浸泡时间分别为27天、45天,而商品苯丙乳液的耐盐水浸泡时间仅为11天。