摘 要

丙烯酸树脂是以丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为主要原料合成的共聚物。丙烯酸酯乳液具有成膜性好、合成工艺简单、价格便宜等优点，但由于自身结构限制，也存在抗污染性、硬度、耐溶剂性等方面的缺陷。为了改善其综合性能，需要对丙烯酸酯乳液进行改性。有机硅、氟因其独特的结构和性能，日益成为人们研究的热点。使用有机硅、氟对丙烯酸乳液进行改性，可以显著提高丙烯酸乳液的性能。

本文使用乳液聚合的方法，以甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯为主要原料，制备了丙烯酸乳液，并研究了不同单体和乳化剂配比对丙烯酸乳液性能的影响。通过添加有机硅、氟单体，对丙烯酸乳液进行了改性，并通过红外光谱、接触角分析等测试了改性结果及性能。结果表明，单体配比影响了乳液涂膜的硬度，乳化剂配比影响了乳液涂膜的吸水率，有机硅、氟改性后的丙烯酸乳液涂膜的疏水性、耐酸碱性得到了改善。

关键词：丙烯酸乳液；聚合；有机硅氟；改性

Abstract

Acrylic resin is an copolymer whose main material is acrylate or methacrylate.Acrylic emulsion has the advantages of good film forming ability, simple synthesis technology and cheap price, but it has some defects in anti fouling, hardness, solvent resistance due to its own structure limitation.In order to improve its comprehensive properties, the modification of acrylate emulsion is needed.Due to its unique structure and properties, organic silicon and fluorine has become a hot research topic.The properties of acrylic emulsion can be improved by the modification of acrylic emulsion with organic silicon and fluorine.

In this paper,the acrylic emulsion was prepared by a method of emulsion polymerization with methyl methacrylate and butyl acrylate as the main materials,and the effects of different monomer and emulsifier ratio on the properties of acrylic emulsion were studied.The modification of acrylic emulsion was made by adding organic silicon and fluorine monomer,and the modification results and properties were tested by IR and CA analysis.Results show that the monomer ratio influence the emulsion film hardness and flexibility, emulsifier ratio affect the water absorption rate of the emulsion,and the water resistance,acid and alkali resistance of the acrylic is improved after the modification with organic silicon and fluorine.

Key Words：acrylic emulsion;polymerization;organic silicon and fluorine;modification

目 录

第1章 绪论 1

1.1 丙烯酸树脂的发展概况 1

1.2 丙烯酸酯树脂的合成 2

1.2.1 溶液聚合 2

1.2.2 乳液聚合 2

1.3 丙烯酸乳液的改性 3

1.3.1 有机氟改性 3

1.3.2 有机硅改性 3

1.4 研究背景及内容 4

1.4.1 研究背景 4

1.4.2 本文研究内容 4

第2章 实验 5

2.1 实验原料及仪器 5

2.1.1 实验原料 5

2.1.2 实验主要仪器设备 5

2.2 实验原理 5

2.2.1 单体 6

2.2.2 乳化剂和乳化作用 6

2.2.3 引发剂及聚合机理 7

2.3 实验步骤 8

2.3.1 丙烯酸乳液的合成实验 8

2.3.2 丙烯酸乳液的改性实验 10

2.4 测试与表征 11

2.4.1 乳液及涂膜外观 11

2.4.2 涂膜硬度测试 11

2.4.3 乳液涂膜吸水率测定 11

2.4.4 改性乳液疏水性分析 11

2.4.5 改性乳液胶膜红外光谱(IR)分析 11

2.4.6 涂膜耐酸碱性的测试 12

第3章 结果分析与讨论 13

3.1 乳液及涂膜外观 13

3.2 涂膜硬度结果分析 13

3.3 乳液涂膜吸水率结果分析 14

3.4 改性乳液疏水性表征 15

3.5 改性乳液胶膜红外光谱分析 16

3.6 乳液涂膜耐酸碱性分析 17

第4章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 20

致 谢 21

第1章 绪论

1.1 丙烯酸树脂的发展概况

以（甲基）丙烯酸甲酯为主要材料，通过自由基共聚得到的化合物我们称为丙烯酸酯，将其作为主要原料加工后可制成丙烯酸酯涂料^[1]。显然，丙烯酸酯涂料具有涂料具有的一系列基本性能：耐候性好、装饰美观、施工方便、抗氧化能力强，除此之外，它还具有单体和官能团的可选择性，即可以按实际需要选择合适种类和用量的单体和各种不同性能官能团，这进一步扩大了涂料的应用范围。然而，在拥有众多优点的同时，丙烯酸涂料也有着自己的缺点，这和它的结构有着密切关联。其主链中的C-C长链结构以及分子中的酯基决定了它有着遇热变粘、遇冷变脆和一定的亲水性等缺点。表1补充了丙烯酸树脂的优缺点^[2]。

表1 丙烯酸酯涂料的特点

丙烯酸涂料的起源最早可追溯到1941年的德国，并于被1950年美国dupont公司用在汽车漆料产业，在世界范围内开始发展。同期，我国也开始了对这种新兴涂料的研究，但由于技术关难以突破，直到20年后才取得进展。到了80年代，北京东方化工厂由日本引进设备与技术，建成了我国第一批工厂。此后，我国逐渐在北京、吉林、上海形成了三大丙烯酸基地，国内的丙烯酸产业开始蓬勃发展。丙烯酸乳液的主要优点如下：