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近年来,外墙乳胶涂料作为一种方兴未艾的外墙装饰材料,因能满足保护和装饰要求,正在成为主导的建筑物饰面材料,但其耐沾污性差制约了外墙乳胶涂料的大面积推广应用,因此提高外墙乳胶涂料的耐沾污性势在必行。众所周知,目前,含氟丙烯酸酯聚合物类聚合物既具有丙烯酸酯类聚合物良好的附着力和成膜性和具有一定程度上含氟聚合物的优良的僧水、憎油性能,因而在涂料工业等领域得到了广泛的应用,但由于含氟单体性能独特,价格高昂,人们希望在满足性能要求的同时,尽量减少含氟单体的用量。故如何在水分散体系中高效合成具有理想结构和性能的含氟共聚物有着重要的理论与现实意义。 本论文采用两条技术途径提高外墙乳胶涂料的耐沾污性:(1)从粒子设计观点出发,控制核壳乳胶粒结构、形态,研究核壳乳液对涂料性能的影响。核壳乳液核、壳层合成均采用软硬单体复配的方法以调节核壳层的玻璃化温度,改善乳液的成膜性能和耐沾污性。通过对比市售乳液、自制常规乳液、内软外硬及内硬外软核壳乳液性能,数据表明内软外硬核壳乳液耐沾污性最优异,并明确了内软外硬核壳乳液合成所用的核壳比及核、壳层中的软硬单体比。(2)采用化学改性方法,在内软外硬核壳乳液壳层中同时引入两种含氟单体G01、G04,改善核壳乳液外墙涂料的耐沾污性。以十二烷基硫酸钠(SDS)和壬基酚聚氧乙烯基醚(OP-10)为复合乳化剂,采用预乳化-半连续滴加法合成以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为核,在乳液壳层聚合时掺加单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸六氟丁酯(G01.)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)配合使用,成功合成了一系列壳层富含氟元素的含氟丙烯酸酯四元核壳乳液,并用FT-IR、DSC表征乳胶膜化学组成,用激光粒度分析仪(DLS)、透射电子显微镜(TEM)观察了乳胶粒的微观形态结构。 经研究发现,同时选用甲基丙烯酸十二氟庚酯和丙烯酸六氟丁酯2种含氟单体,且当G04/G01两者的用量比为1:0.8时与MMA、BA进行四元核壳乳液共聚对提高产品的交联性和稳定性效果最为显著。研究了合成工艺条件对共聚物乳液及共聚物膜表面性能的影响,得出合成共聚物乳液的最佳工艺条件为:BA/MMA的质量比为1,含氟单体的用量为单体总量的25%,核壳反应两阶段复合乳化剂的质量比为1.5,阴阳离子复合乳化剂SDS/OP-10配比为1:2。通过傅里叶红外光谱法(FTIR)对乳液结构进行表征,结果表明,含氟单体参与了有效聚合;差示量热扫描(DSC)分析结果表明,聚合物存在两个玻璃化温度(-10.21℃和29.85℃),TEM证实了共聚乳液的核-壳结构,并且所合成的核壳结构含氟丙烯酸酯乳液中有机氟富集于壳层,从而赋予涂膜良好的疏水性。 用含氟丙烯酸酯四元核壳乳液作为成膜物,添加各种助剂配制了环保型涂料。确定了涂料的配方和制备工艺。涂料的性能测试结果表明氟碳纳米复合环保涂料的性能已达到国家合成树脂乳液外墙涂料的标准,而且其性能明显好于普通纯丙乳液外墙涂料。还探讨了乳胶粒子类型、含氟单体种类和加入量、两种含氟单体WG04/WG01对涂料性能的影响。结果表明成膜物作为涂料中的重要组分,其性能的好坏,直接影响到最终涂料性能的好坏。