畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一種新型自潔性外墻涂料

1、徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（論文）中文名稱(chēng)：一種新型自潔性外墻涂料english title:a new self deaning wall building coating 班 級(jí)：應(yīng)用化工技術(shù)095班 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 職稱(chēng)：教 授 導(dǎo)師單位：徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程系論文提交日期： 2011年 11 月 11 日 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 課題名稱(chēng) 一種新型自潔性外墻涂料 課題性質(zhì) 畢業(yè)專(zhuān)題 班 級(jí) 應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù) 學(xué) 號(hào) 1 指導(dǎo)老師 導(dǎo)師職稱(chēng) 教 授 論文真實(shí)性承諾及指導(dǎo)老師聲明學(xué)生論文真實(shí)性承諾本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)

2、下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，內(nèi)容真實(shí)可靠，不存在抄襲，造假等學(xué)術(shù)不端行為。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人或者集體，均已在文中以明確的法律責(zé)任和一切后果。畢業(yè)生簽字 ： 日期： 指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生論文真實(shí)性審核的聲明本人鄭重聲明：已經(jīng)對(duì)學(xué)生論文所涉及的內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格審核，確定其內(nèi)容均由學(xué)生在本人指導(dǎo)上取得，對(duì)他人論文及成果的引用已經(jīng)明確注明，不存在抄襲等學(xué)術(shù)不端行為。指導(dǎo)教師簽名: 日期： 中文摘要：本文主要說(shuō)明一種新型自潔性外墻涂料的制備方法，是以丙烯酸脂類(lèi)為成膜物質(zhì)，銅鋅粉為自潔性物質(zhì)，氧化亞銅為殺菌劑，利用類(lèi)

3、乳液技術(shù)在引發(fā)劑作用下的制備過(guò)程。以及探討在制備過(guò)程中所涉及的工藝技術(shù)和變量。 諸如反應(yīng)時(shí)間、溫度、引發(fā)劑的量等工藝條件對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響程度。反應(yīng)時(shí)間：2h，反應(yīng)溫度：821abstract： this paper illustrates a kind of new wall paint from cleaning coating preparation methods, acrylic acid is lipid for becoming the membrane material, copper zinc powder for the clean material, cuprous oxi

4、de for microbicides, using the kind of emulsion technology in under the action of initiator preparation process. and to discuss the preparation process involved in technology and variables. such as reaction time, temperature, the quantity of initiator and the process technology conditions on the inf

5、luence degree of the reaction process. response time: 2 h, reaction temperature: 821 關(guān)鍵詞：丙烯酸、 自潔性涂料、類(lèi)乳液技術(shù)、引發(fā)劑key wordscrylic acid、cleaning coating 、 kind of emulsion technology、initiator目錄摘要4前言7第一章 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器的選擇81.1實(shí)驗(yàn)儀器81.2實(shí)驗(yàn)藥品8第二章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程92.1 金屬粉的混合及表面處理 92.2類(lèi)乳液的制備92.3混合單體的制備92.4自潔性外墻涂料的制備9第三章 分析與討論93.1單

6、體的選擇103.2類(lèi)乳液的制備過(guò)程1133乳化劑的選擇1134偶聯(lián)劑的選擇1135.聚合反應(yīng)溫度的控制113.6引發(fā)劑的添加量對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的影響1237. 反應(yīng)時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的影響12第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與總結(jié) 12 4.1單體的選擇124.2類(lèi)乳液的制備過(guò)程1243乳化劑的選擇1244偶聯(lián)劑的選擇1245.聚合反應(yīng)溫度的控制124.6引發(fā)劑的添加量對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的影響1247. 反應(yīng)時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的影響12致謝 13參考文獻(xiàn)13前言外墻涂料的種類(lèi)很多，可以分為強(qiáng)力抗酸堿外墻涂料、有機(jī)硅自潔抗水外墻涂料、鋼化防水膩?zhàn)臃邸⒓儽┧釓椥酝鈮ν苛?、有機(jī)硅自潔彈性外墻涂料、高級(jí)丙烯酸外墻涂料、氟碳涂料、瓷磚專(zhuān)用

7、底漆、瓷磚面漆、高耐候憎水面漆、環(huán)保外墻乳膠漆、丙烯酸油性面漆、外墻油霸、金屬漆、內(nèi)外墻多功能涂料等。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)涂料的綜合性能提出了越來(lái)越高的要求。建筑外墻涂料做為新型建筑材料于傳統(tǒng)的外墻飾面材料相比，具有節(jié)能、環(huán)保、粘接牢固、色彩豐富、易于更新、施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)，在滿(mǎn)足使用功能、美化城市環(huán)境方面起到了一定的積極作用。但是過(guò)去，我國(guó)涂料質(zhì)量水平偏低，使用23年就出現(xiàn)失光、褪色、剝落、起皮、粉化等老化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了外墻裝飾效果。在建筑外墻涂料的施工中，由于對(duì)材質(zhì)、基層處理、施工工藝各方面操作不規(guī)范、管理不嚴(yán)格，導(dǎo)致部分工程出現(xiàn)涂料涂膜開(kāi)裂、脫皮、變色等質(zhì)量通病，給工程整體質(zhì)量帶來(lái)一

8、定的影響。外墻裝飾就像人的衣著和化妝，雖然對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)影響，但從觀感上對(duì)工程的整體形象影響是非常大。由于上述種種原因，外墻涂料在涂刷后，過(guò)不了多久有的就變得污濁不堪。所以特別在使用外墻涂料的高大建筑，未來(lái)保持整潔，美觀，有的可能需要進(jìn)行經(jīng)常性的清洗，而有的過(guò)不了幾年就需要重新刷洗一遍；有的高大建筑物為了保持美觀，干脆棄涂料而不用，而是用了瓷磚或者玻璃馬賽克，這樣不僅增加了建筑成本，而且也增加了危險(xiǎn)性，并且提高了整體能源工業(yè)的消耗。隨著我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化和建筑節(jié)能的實(shí)施，對(duì)高耐候自潔外墻涂料的需求越來(lái)越大，同時(shí)要求這種自清潔外墻涂料具有以下特點(diǎn)：不易附著污染，或者附著的污染物能借助于雨水、風(fēng)力等外界自然

9、條件被去除。因此，改善建筑外墻的耐沾污性已成為衡量高性能涂料質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。 本文主要闡述一種新型自潔性涂料的制備過(guò)程。首先將導(dǎo)電銅鋅粉和殺菌劑氧化亞銅用有機(jī)硅油或石蠟油偶聯(lián)劑進(jìn)行預(yù)處理；再用陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑制備水包油型的類(lèi)乳液；三是用純丙類(lèi)單體作為成膜物質(zhì)；四是將預(yù)處理過(guò)的銅鋅粉與氧化亞銅投入攪拌的類(lèi)乳液中，升溫到反應(yīng)溫度，并加入引發(fā)劑和成膜物質(zhì)，待成膜物質(zhì)滴加完后再加入剩余的用類(lèi)乳液配制的引發(fā)劑的溶液，反應(yīng)后冷卻出料；五是在制備的基料中加入超細(xì)二氧化硅粉，經(jīng)充分?jǐn)嚢杓吹盟璧耐鈮ψ詽嵭酝苛?。有益效果是：涂料透氣好、涂層干燥、不粉化、與底物附著力強(qiáng)。耐霉變能力強(qiáng)，使用壽

10、命長(zhǎng)。涂層在任何氣候條件下光鮮如新，免清洗。 1實(shí)驗(yàn)儀器與藥品11. 表1-1 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備序號(hào)儀器名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量備注水浴鍋臺(tái)公用.四口燒瓶ml只球型冷凝管支溫度計(jì)-2根攪拌器根塑料量筒100ml10ml只只電子稱(chēng)2kg臺(tái)公用8玻璃棒1只單獨(dú)9恒壓低液漏斗250ml1只單獨(dú)10布氏漏斗1只公用11燒杯25ml1只單獨(dú)12250ml2只13100ml1只14鐵架臺(tái)1個(gè)單獨(dú)12 .表1-2實(shí)驗(yàn)藥品序號(hào)藥品名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量（g）備 注混合單體甲基丙烯酸甲酯工業(yè)級(jí)29.75藥品均來(lái)自藥品中間商的采購(gòu)甲基丙烯酸丁酯工業(yè)級(jí)4675丙烯酸丁酯工業(yè)級(jí)5.95甲基丙烯酸工業(yè)級(jí)2.555偶聯(lián)劑 工業(yè)級(jí)96引發(fā)劑化學(xué)純

11、0.47乳化劑工業(yè)級(jí)0.858聚合介質(zhì)-水去離子水本院自生產(chǎn)9偶聯(lián)劑稀釋劑工業(yè)級(jí)810銅粉3003.6411鋅3003.6412氧化亞銅3000.722.實(shí)驗(yàn)過(guò)程2.1 金屬粉的混合及表面處理預(yù)處理液由有機(jī)硅油和200#溶劑油按9:8(w)比例配制而成.將銅鋅粉和氧化亞銅粉干混均勻,然后放入預(yù)處理液中進(jìn)行浸泡,浸泡液的容積要大于銅鋅粉的堆積體積.在浸泡的過(guò)程中不斷的進(jìn)行攪拌,約15到20分鐘后,傾慮出預(yù)處理液,對(duì)預(yù)處理過(guò)得混合金屬粉進(jìn)行淋干,待用. 2.2類(lèi)乳液的制備將稱(chēng)取的去離子水放入燒杯中，在不斷地?cái)嚢瑁瑢⑴浞街械膎p-11表面活性劑加入水中，攪拌均勻，即得類(lèi)乳液待用。2.3混合單體的制備

12、將配方中的各丙酸脂類(lèi)的單體，即得甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸按配比稱(chēng)量，在燒杯中攪拌混合，待用。2.4自潔性外墻涂料的制備表1-3 實(shí)驗(yàn)條件：反應(yīng)時(shí)間：2h，反應(yīng)溫度：821，反應(yīng)壓力：常壓序號(hào)物料名稱(chēng)數(shù)量（g）規(guī) 格備 注1初始投料1去離子水（純凈水）85純凈水本校產(chǎn)2np-乳化劑0.85工業(yè)級(jí)外購(gòu)2有機(jī)單體預(yù)混合1甲基丙烯酸甲酯29.75工業(yè)級(jí)外購(gòu)2甲基丙烯酸丁酯46.75工業(yè)級(jí)外購(gòu)3丙烯酸丁酯5.95工業(yè)級(jí)外購(gòu)4甲基丙烯酸2.55工業(yè)級(jí)外購(gòu)3有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合涂料制備1有機(jī)單體混合物88自制現(xiàn)場(chǎng)制備2引發(fā)劑0.36化學(xué)純外購(gòu)4補(bǔ)加引發(fā)劑1引發(fā)劑0.04化學(xué)純外購(gòu)2去離

13、子水（純凈水）10純凈水配方中計(jì)量水使用250ml帶攪拌、冷凝冷卻器和球形滴定器的四口燒瓶作為聚合反應(yīng)器。在四口燒瓶中先加入75g的類(lèi)乳液，在投入8g經(jīng)預(yù)處理的混合銅粉，插入溫度計(jì)0-100刻度的玻璃溫度計(jì)，同時(shí)在滴定器中加入配方單體混合物85g。邊攪拌，邊加熱升溫到80，此時(shí)投入引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀的總量的90%，即0.36g。不斷地滴加混合單體8.5g ,反應(yīng)溫度自動(dòng)上升，待反應(yīng)溫度穩(wěn)定后再滴加76.5g 混合單體，滴加的速度以保持反應(yīng)溫度的穩(wěn)定。滴加完畢后，將剩余的0.04g 過(guò)硫酸鉀溶于10g類(lèi)乳液中制成引發(fā)劑溶液，補(bǔ)加反應(yīng)體系中，再繼續(xù)反應(yīng)2個(gè)小時(shí)，冷卻出料。3分析與討論3.1單體的選擇:

14、玻璃化溫度高于常溫的為硬單體，強(qiáng)度高，吸附性好，玻璃化溫度低于常溫的為軟單體不發(fā)電，較軟。實(shí)驗(yàn)中選用通用的丙烯酸為吸水單體?？?慮到對(duì)樹(shù)脂的玻璃化溫度、抗張強(qiáng)度、柔韌性和附著力的影響，將軟、硬單體匹配使用。丙烯酸丁酯為軟單體，可以提高附著力和柔韌性；甲基丙烯酸 甲酯為硬單體，可以提高涂膜的硬度、耐水性和拉 伸強(qiáng)度。單體相對(duì)分子量折射率沸點(diǎn)（）相對(duì)密度玻璃化甲基丙烯酸甲酯（mma）100 1.4181010.940378甲基丙烯酸丁酯（n-bma）1421.4221630.895295丙烯酸丁酯(n-ba)1281.4161470.894269甲基丙烯酸（maa）861.42881631.015

15、459甲基丙烯酸丁酯用作聚合物的單體，用于生產(chǎn)改性有機(jī)玻璃、透明膠片，制造紙張、織物、皮革等整理劑、上光劑，用作涂料溶劑甲基丙烯酸丁酯，用作制造丙烯酸酯溶劑型和乳液型膠水的軟單體。丙烯酸甲酯，可用作制造丙烯酯溶劑型和乳液型壓敏膠的硬單體，也可用作第二代丙烯酯膠水的主要原料，還可用作于氯丁橡膠、天然橡膠、sbs接枝的單體，制造接枝膠水，或用以配制粘接有機(jī)玻璃的聚合型膠水。醇和水。在光、熱、電離輻射和催化劑存在下易聚合。甲基丙烯酸化學(xué)特性：易聚合成水溶性聚合物?？扇迹軣岱纸饽墚a(chǎn)生有毒氣體一能與空氣形成爆炸混合物，爆炸極限2.1%12.5%（體積)。主要用途：用于有機(jī)合成，及聚合物制備。烯酸丁酯用

16、作有機(jī)合成中間體、粘合劑、乳化劑、涂料。烯酸及其酯類(lèi)在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。在使用過(guò)程中，往往將丙烯酸酯類(lèi)聚合成聚合物或共聚物。廣泛用作涂料、膠粘劑、腈綸纖維改性、塑料改性、纖維及織物加工、紙張?zhí)幚韯?、皮革加工以及丙烯酸?lèi)橡膠等許多方面。3.2 類(lèi)乳液的制備過(guò)程此處類(lèi)乳液是o/w型類(lèi)乳液，所以乳化劑應(yīng)該選用hlb值在1015之間的陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑混配或非離子表面活性劑單獨(dú)使用，本實(shí)驗(yàn)我們經(jīng)過(guò)綜合考慮，選用np-10 的非離子表面活性劑與k12陰離子表面活性劑按質(zhì)量比1:3比例混合。采用陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑混配使用比單獨(dú)使用非離子表面活性劑，其乳化性能更好。33乳化

17、劑的選擇 衡量乳化性能最常用的指標(biāo)是親水親油平衡值（hlb值）。hlb值低表示乳化劑的親油性強(qiáng)，易形成油包水（w/o）型體系；hlb值高則表示親水性強(qiáng)，易形成水包油（o/w）型體系。hlb值范圍應(yīng)用1.5-3.0消泡3.0-6.0w/0型乳液7.0-9.0潤(rùn)濕，滲透8.0-13.00/w型乳液13.0-15.0洗滌15.0-18.0增溶因此hlb值有一定的加和性，利用這一特性，可制備出不同hlb值系列的乳液類(lèi)乳液制備所選用的乳化劑的類(lèi)型有陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑，一般選擇o/w型乳化劑，控制hlb1015之間。本實(shí)驗(yàn)是選擇陰非離子表面活性劑的混配技術(shù)，但也可以單獨(dú)選用陰離子表面活性劑

18、或非離子表面活性劑。34 偶聯(lián)劑的選用 采用有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑水溶液處理，在表面上沉積一層很薄的有機(jī)硅烷薄膜。由于硅烷偶聯(lián)劑在水解后能形成三羥基的硅醇，醇羥基之間可以互相反應(yīng)生成一層交聯(lián)的致密網(wǎng)狀疏水膜，由于這種膜表面有能夠和樹(shù)脂起反應(yīng)的有機(jī)官能基團(tuán)，因此會(huì)大大提高漆膜的附著力，抗腐蝕、抗摩擦、抗沖擊的能力也隨之提高。 目前偶聯(lián)劑多數(shù)選用有機(jī)硅氧烷類(lèi)物質(zhì)，俗稱(chēng)硅油。當(dāng)然也有一些新開(kāi)發(fā)的偶聯(lián)效果較好偶聯(lián)劑，但目前國(guó)內(nèi)普遍用的仍然是有機(jī)硅油。硅油價(jià)格相對(duì)廉價(jià)，來(lái)源易得，對(duì)于干填料偶聯(lián)效果相當(dāng)不錯(cuò)。所以綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)仍選用硅油作為偶聯(lián)劑。35 聚合反應(yīng)溫度的控制聚合反應(yīng)的溫度控制十分重要，它直接關(guān)系到

19、產(chǎn)品的質(zhì)量的好壞。聚合反應(yīng)雖然是放熱反應(yīng)，但是在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)需要預(yù)熱升溫。本次實(shí)驗(yàn)的預(yù)熱升溫到80大致需要一個(gè)小時(shí)的時(shí)間。當(dāng)溫度升溫穩(wěn)定至80以上時(shí)開(kāi)始加料，聚合效果最好。所以溫度必須要穩(wěn)定在80左右，我們用的是可以設(shè)定溫度的水箱，所以我們?cè)O(shè)定的溫度為82。如果溫度高于80或者是低于80，都需要手動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證實(shí)驗(yàn)效果的理想性3.6引發(fā)劑的添加對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的影響本實(shí)驗(yàn)中我們?yōu)榱颂接憣?shí)驗(yàn)過(guò)程中引發(fā)劑的量對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的影響，因此針對(duì)不同量的引發(fā)劑對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。我們?cè)诘谝淮螌?shí)驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格按照配比加入引發(fā)劑，出料產(chǎn)品成功。 第二次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們改變方法，一次性加入的原來(lái)引發(fā)劑的二倍，出產(chǎn)品時(shí)發(fā)現(xiàn)有部分

20、分層的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)失敗。我們預(yù)熱前先將引發(fā)劑總量的%加入類(lèi)乳液中，讓其溶解均勻。當(dāng)預(yù)熱溫度接近時(shí)，停止預(yù)熱，開(kāi)始緩慢滴加有機(jī)單體總量的%-%，讓其體系緩慢升溫，溫度上升說(shuō)明聚合反應(yīng)已經(jīng)開(kāi)始，待溫度穩(wěn)定后，說(shuō)明先加入的有機(jī)單體的聚合過(guò)程基本結(jié)束。這樣會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果所以本次實(shí)驗(yàn)的最佳引發(fā)劑用量是先加入90%的引發(fā)劑，后用類(lèi)乳液加入剩余的10%即可37. 反應(yīng)時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的影響反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短決定了實(shí)驗(yàn)的成功與否，決定了涂料的聚合程度，因此應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制，不得縮減。因?yàn)殡S著聚合反應(yīng)的發(fā)生，由于單體的濃度逐漸下降，聚合速率逐漸放慢，如果不提高催化劑的濃度，即使再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，也不能使有機(jī)單體聚合完全。

21、甚至在補(bǔ)加引發(fā)劑的情況下，也需要再延長(zhǎng)2-3h，才能確保聚合反應(yīng)較為完全。4結(jié)論4.1單體的選擇本實(shí)驗(yàn)選用根據(jù)玻璃化溫度的不同和實(shí)驗(yàn)需要選擇軟硬單體，選用甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯。4.2類(lèi)乳液的制備本次實(shí)驗(yàn)最終選用陰離子與非離子表面活性劑混合，我們經(jīng)過(guò)綜合考慮，選用np-10 的非離子表面活性劑與k12陰離子表面活性劑按質(zhì)量比1:3比例混合4.3乳化劑的選擇本實(shí)驗(yàn)是選擇陰非離子表面活性劑的混配技術(shù)，但也可以單獨(dú)選用陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑。一般選擇o/w型乳化劑，控制hlb1015之間4.4偶聯(lián)劑的選用偶聯(lián)劑多數(shù)選用有機(jī)硅氧烷類(lèi)物質(zhì)，硅油價(jià)格相對(duì)廉價(jià)，來(lái)源易得，對(duì)于干填料偶聯(lián)效果相當(dāng)不錯(cuò)。所以綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)仍選用硅油作為偶聯(lián)劑。4.5聚合溫度的控制當(dāng)溫度升溫穩(wěn)定至80