低表面能自清潔防污涂層的制備、結(jié)構(gòu)與性能的研究

【摘要】：低表面能防污涂料是指涂層表能很低,使污損物不易粘附生長從而起到防污、自潔作用的一類涂料,廣泛用于船舶、建筑、港口及橡膠壩等設(shè)施的防污。由于低表能防污涂料不含有害物質(zhì),因此不會污染環(huán)境而具有環(huán)境友好的特性。本論文基于有機(jī)硅低表面能防污理論,以自由基聚合方式制備以下4種有機(jī)硅改性樹脂,并對其涂層在橡膠和馬口鐵板上的防污性能、附著強(qiáng)度等性能進(jìn)行了評價。1.以乙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基三甲基硅烷、甲基丙烯酸乙酯、聚乙二醇單甲醚、丙烯酸丁酯作為共聚單體,采用自由基聚合的方式制得改性有機(jī)硅功能樹脂。通過聚合物性能表征,得到適宜的單體配比,分子量和玻璃化溫度。通過對涂層接觸角、附著強(qiáng)度、耐水性、防污性評價,得出涂層最佳配方。2.由于上述功能涂層的附著力較低,為了提高涂層在基材表面附著力,將黏結(jié)性好的甲基丙烯酸縮水甘油酯引入有機(jī)硅聚合物中制備了低表面有機(jī)硅聚合物并命名為APEG。通過聚合物性能表征,得到適宜的單體配比,分子量和玻璃化溫度。通過對涂層接觸角、附著強(qiáng)度、耐水性、防污性評價,得出涂層最佳配方。3.為了降低功能涂層的低表面能,選擇丙烯酰氧基三異丙基硅烷單體與聚乙二醇單甲醚、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基三甲基硅烷作為共聚單體,制備低表面能有機(jī)硅功能共聚物。通過聚合物性能表征,得到適宜的單體配比,分子量和玻璃化溫度。通過對涂層接觸角、附著強(qiáng)度、耐水性、防污性評價,得出涂層最佳配方。通過聚合物性能表征,得到適宜的單體配比,分子量和玻璃化溫度。通過對涂層接觸角、附著強(qiáng)度、耐水性、防污性評價,得出涂層最佳配方。4.為了降低涂層的表面能、提高其附著力,將黏結(jié)性好的甲基丙烯酸縮水甘油酯和表面能低的丙烯酰氧基三異丙基硅烷單體引入有機(jī)硅改性共聚物。通過聚合物性能表征,得到適宜的單體配比,分子量和玻璃化溫度。通過對涂層的靜態(tài)接觸角、附著強(qiáng)度、耐水性進(jìn)行測試,得到涂層最適宜配方。 【關(guān)鍵詞】：防污涂層 有機(jī)硅共聚物 附著力 接觸角 防污性能
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ630.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 防污涂層的研究背景及現(xiàn)狀12
• 1.2 低表面能有機(jī)硅防污涂料影響因素及其防污機(jī)理12-13
• 1.3 涂層表面能的計算方法13-17
• 1.4 低表面能防污涂層的種類17-22
• 1.4.1 有機(jī)硅體系17-19
• 1.4.2 有機(jī)氟體系19-20
• 1.4.3 氟硅體系20-22
• 1.5 其他防污技術(shù)22-24
• 1.5.1 有機(jī)硅表面微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑防污技術(shù)22
• 1.5.2 雙親性的表面微結(jié)構(gòu)涂層22-24
• 1.6 本論文的研究意義、主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)24-26
• 1.6.1 本論文研究的意義24-25
• 1.6.2 本論文的研究的主要內(nèi)容25
• 1.6.3 創(chuàng)新點(diǎn)25-26
• 第二章 低表面能功能有機(jī)硅樹脂的合成及其涂層性能評價26-44
• 2.1 前言26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分26-30
• 2.2.1 主要試劑與原料26-27
• 2.2.2 有機(jī)硅共聚物的制備過程27-28
• 2.2.3 主要儀器與設(shè)備28-29
• 2.2.4 表征與性能測試方法29-30
• 2.3 聚合物性能與結(jié)構(gòu)分析30-34
• 2.3.1 有機(jī)硅單轉(zhuǎn)化率與時間的關(guān)系30-31
• 2.3.2 BA與共聚物的玻璃化溫度的關(guān)系31-32
• 2.3.3 分子量Mn與反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度的關(guān)系32-33
• 2.3.4 有機(jī)硅共聚物結(jié)構(gòu)分析33-34
• 2.4 有機(jī)硅防污涂層的制備34-35
• 2.4.1 有機(jī)硅防污涂層的制備原理34-35
• 2.4.2 有機(jī)硅防污涂層配方設(shè)計35
• 2.5 防污涂層性能測試35-38
• 2.5.1 接觸角測試35-36
• 2.5.2 附著力測試36-37
• 2.5.3 耐水性測試37-38
• 2.6 防污涂層結(jié)構(gòu)表征38-40
• 2.6.1 防污涂層斷面結(jié)構(gòu)38-39
• 2.6.2 防污涂層表面結(jié)構(gòu)39-40
• 2.7 防污性能評價40-43
• 2.7.1 防污能力測試40-41
• 2.7.2 涂層表面能計算41-43
• 2.8 本章小結(jié)43-44
• 第三章 環(huán)氧基/有機(jī)硅樹脂合成及其涂層性能評價44-60
• 3.1 前言44-45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分45-48
• 3.2.1 主要原料與試劑45
• 3.2.2 主要儀器與設(shè)備45-46
• 3.2.3 有機(jī)硅共聚物制備過程46-47
• 3.2.4 表征與性能測試方法47-48
• 3.3 聚合物性能與結(jié)構(gòu)分析48-52
• 3.3.1 聚合物分子量測定48-49
• 3.3.2 反應(yīng)時間對單體GMA轉(zhuǎn)化率的影響49-50
• 3.3.3 甲基丙烯酸縮水甘油酯與Tg的關(guān)系50
• 3.3.4 GMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)與聚合物固含量的關(guān)系50-51
• 3.3.5 聚合物結(jié)構(gòu)分析51-52
• 3.4 有機(jī)硅防污涂層制備52-53
• 3.4.1 防污涂層的制備過程52-53
• 3.4.2 防污涂層的配方設(shè)計53
• 3.5 防污涂層性能評價53-55
• 3.5.1 接觸角測試53-54
• 3.5.2 附著力測試54
• 3.5.3 耐水性測試54-55
• 3.6 防污涂層結(jié)構(gòu)表征55-57
• 3.6.1 涂層斷面形貌55-56
• 3.6.2 涂層表面形貌56-57
• 3.7 防污性能評價57-59
• 3.7.1 防污能力測試57-58
• 3.7.2 涂層表面能計算58-59
• 3.8 本章小結(jié)59-60
• 第四章 聚乙二醇單丙烯酸酯/丙烯酸酯/有機(jī)硅功能聚合物合成及其涂層性能評價60-81
• 4.1 前言60
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分60-63
• 4.2.1 主要原料與試劑60-61
• 4.2.2 儀器與設(shè)備61
• 4.2.3 有機(jī)硅聚合物制備過程61-62
• 4.2.4 表征與性能測試方法62-63
• 4.3 聚合物性能與結(jié)構(gòu)分析63-70
• 4.3.1 聚合物轉(zhuǎn)化率與時間的關(guān)系63-64
• 4.3.2 丙烯酸丁酯與玻璃化溫度的關(guān)系64-65
• 4.3.3 分子量與聚合溫度的關(guān)系65-68
• 4.3.4 單體配比與固含量的關(guān)系68-69
• 4.3.5 有機(jī)硅共聚物結(jié)構(gòu)分析69-70
• 4.4 防污涂層制備70-71
• 4.4.1 防污涂層的制備原理與過程70-71
• 4.4.2 涂層配方的設(shè)計71
• 4.5 防污涂層性能評價71-74
• 4.5.1 涂層附著力測試71-72
• 4.5.2 涂層接觸角測試72
• 4.5.3 涂層耐水性測試72-74
• 4.6 涂層結(jié)構(gòu)表征74-76
• 4.6.1 涂層表面形貌74-75
• 4.6.2 涂層斷面結(jié)構(gòu)75-76
• 4.7 涂層防污性能評價76-80
• 4.7.1 防污性能測試76-79
• 4.7.2 涂層表面能計算79-80
• 4.8 本章小結(jié)80-81
• 第五章 環(huán)氧基/丙烯酸酯有機(jī)硅聚合物合成及其涂層性能評價81-103
• 5.1 前言81-82
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分82-86
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料或試劑82-83
• 5.2.2 儀器與設(shè)備83-84
• 5.2.3 有機(jī)硅聚合物制備過程84-85
• 5.2.4 表征與性能測試方法85-86
• 5.3 聚合物性能與結(jié)構(gòu)分析86-91
• 5.3.1 反應(yīng)時間對單體轉(zhuǎn)化率影響86-87
• 5.3.2 丙烯酸丁酯對玻璃化溫度的影響87
• 5.3.3 溫度對聚合物分子量的影響87-89
• 5.3.4 聚合物結(jié)構(gòu)分析89-90
• 5.3.5 GMA含量對聚合物固含量的影響90-91
• 5.4 防污涂層制備91-92
• 5.4.1 有機(jī)硅涂料的制備原理及過程91-92
• 5.4.2 涂層配方設(shè)計92
• 5.5 防污涂層性能測試92-95
• 5.5.1 涂層附著力的測定92-93
• 5.5.2 涂層接觸角測試93
• 5.5.3 耐水性測試93-95
• 5.6 涂層結(jié)構(gòu)表征95-97
• 5.6.1 涂層斷面結(jié)構(gòu)95-96
• 5.6.2 涂層表面相貌96-97
• 5.7 涂層防污性能評價97-102
• 5.7.1 涂層防污性測試97-101
• 5.7.2 涂層表面能計算101-102
• 5.8 本章小結(jié)102-103
• 總結(jié)103-105
• 參考文獻(xiàn)105-111
• 致謝111-112
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文112-113

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