涂料类型和工件表面处理工艺的优化.ppt

涂料类型与工件表面处理工艺的优化研究 主要内容 ⒈丙烯酸高碳醇酯的合成及分析 ⒉有机硅改性丙烯酸酯乳液 ⒊改性高氯乙烯防锈涂料 ⒈丙烯酸高碳醇酯的合成及分析 丙烯酸高碳醇酯是一种优良的高分子单体,其中丙烯酸高碳醇酯的聚合物以及丙烯酸高碳醇酯与马来酸酐、α-烯烃的共聚物对高蜡油含量的柴油具有很好地降凝作用。实验采用以丙烯酸和高碳醇为原料,甲苯为溶剂,以磺酸性阳离子交换树脂作为酯化催化剂,直接酯化合成丙烯酸酯。该法操作简便、产率较高,是一种对短链羧酸有效的酯化方法。 1. 1　实验试剂 丙烯酸、混合高碳醇、甲苯、对甲苯磺酸、固体酸、对苯二酚。所用的化学试剂除混合高碳醇为工业级外,其余试剂均为化学纯。 1. 2　实验方法 实验是在装有电动搅拌器、温度计、分水器和回流冷凝器的500mL四口烧瓶中进行的间歇式反应。在四口烧瓶中先加入一定量的混合高碳醇,依次再加入阻聚剂对苯二酚、催化剂、携水剂。然后再把纯N2以80mL·min-1的速度通入到四口烧瓶中, 5min后升温搅拌,温度控制在60℃,待混合高碳醇全部溶解后,将N2进气管插到液面下,把丙烯酸加到溶液中,升温到回流温度。反应至分水器中的水接近理论水值时,酯化反应完毕。反应结束后,常压蒸馏除去大部分携水剂,低真空下减压蒸馏除去残留的携水剂和丙烯酸后,在高真空下减压蒸馏出丙烯酸高碳醇酯。 1.3 实验影响因素 1.3.1催化剂的选择 在催化剂用量为2%、阻聚剂对苯二酚用量为1. 2%、酸醇摩尔比为1. 1∶1,反应温度为100~120℃,考察不同催化剂对酯化率的影响。试验中所得的数据结果见表1[1]。 从表1中可以看出,磺酸性阳离子交换树脂催化剂的酯化率低于H2SO4及对甲苯磺酸催化剂,但磺酸性阳离子交换树脂作为酯化催化剂,省去后处理中的碱洗、水洗过程,减少了废碱、废水的排放,具有操作简便、环境污染小的优点,故选择磺酸性阳离子交换树脂作为酯化催化剂。 1.3.2反应时间对酯化率的影响 在催化剂用量为2%、阻聚剂对苯二酚用量为1. 2%、酸醇摩尔比为1. 1∶1,反应温度为100~120℃,考察反应时间对酯化率的影响。结果见图2。 由图2可知：酯化率随着反应时间的延长而提高,但当反应时间增至9h以后,酯化率变化不明显,表明此时酯化反应已基本完成。因此,反应时间选择9h较适宜。 图2 反应时间对酯化率的影响[1] 1.3.3溶剂用量对酯化率的影响 在催化剂用量为2%、阻聚剂对苯二酚用量为1. 2%、酸醇摩尔比为1. 1∶1,反应温度为100~120℃,考察溶剂用量不同对酯化率的影响。结果见表2[1] . 由表2可以看出,溶剂与原料比对反应时间和酯化率的影响不是很显著。综合以上因素,认为溶剂与原料比在0. 7∶1左右比较合适。 2 有机硅改性丙烯酸酯乳液 丙烯酸酯聚合物具有耐候性、耐油性、耐腐蚀性和成膜性好等优点,因此被广泛应用于胶粘剂、橡胶、塑料、涂料、织物整理剂等行业。但是由于其耐水性、耐沾污性差,高温发黏,低温变脆等不足,限制了丙烯酸酯聚合物的应用。利用有机硅组分中Si-O键能大、表面能低、分子链柔性大等特点,通过乳液聚合技术改性丙烯酸酯聚合物,可以克服上述缺点。 2.1 改性方法 按照有机硅改性丙烯酸酯乳液的合成和使用方法,分为物理改性法与化学改性法两类。 2.1.1物理改性法 采用物理共混的方法,即把有机硅乳液和丙烯酸酯乳液混拼.这种方法工艺简单,但乳液的稳定性差,易发生相分离.究其原因,主要是聚硅氧烷与聚丙烯酸酯的结构和极性相差大,聚合物之间又没有化学键作用,二者相容性差,且聚硅氧烷表面能低,因此出现相分离和聚硅氧烷向表面的迁移现象.有人提出采用加入某些助剂的方法来提高两种乳液的相容性,但效果欠佳. 2.1.2化学改性法 化学改性法制得的硅丙乳液,又分为接枝共聚法和嵌段或交替共聚法两类. 2.1.2.1　接枝共聚法 其反应机理大致是:一方面,有机硅分子链接枝到丙烯酸酯分子链上,使相容性差的聚合物分子间形成化学键;另一方面,有机硅分子链接枝到丙烯酸酯分子链上形成机械缠结(至于能否形成交联结构尚有争论),从而提高了两相之间的相容性,,并在一定程度上控制了有机硅分子的表面迁移性和微观形态,使有机硅的表面富集程度小于共混改性膜. 2.1.2.2嵌段或交替共聚法 其反应机理大致是:利用丙烯酸酯单体分子链的活