摘 要

本论文立足于羟基丙烯酸树脂的应用，采用自由基聚合的方法，以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（St）、丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸羟乙酯为主要原料，正丁醇、乙酸丁酯为溶剂，通过过氧化苯甲酰（BPO）来引发制备羟基丙烯酸树脂。通过对其进行红外光谱表征，附着力、硬度、接触角、柔韧性、耐冲击性等测试来分析确定制备羟基丙烯酸树脂的最佳配比。在此配比下，通过乙烯基三甲氧基硅烷、八甲氧基环四硅氧烷、纳米二氧化硅、甲基丙烯酸六氟丁酯等对其进行氟硅改性。研究选择出的最佳配方是：含甲基丙烯酸甲酯（MMA）16%、苯乙烯（St）4%、丙烯酸丁酯（BA）20%、甲基丙烯酸羟乙酯4%、乙烯基三甲氧基硅烷3%、八甲基环四硅氧烷3%、甲基丙烯酸六氟丁酯20%的单体在溶剂正丁醇、乙酸丁酯中由过氧化苯甲酰（3%）引发，反应条件是反应温度70℃、反应时长6h。

关键词：氟硅改性、羟基丙烯酸树脂、自由基聚合、性能

Abstract

In this paper, based on the application of hydroxyacrylic resin, methyl methacrylate (MMA), styrene (St), butyl methacrylate (BA), was used as the main raw material, n-butanol, by free radical polymerization. Hydroxyacrylic resin was prepared by benzoyl peroxide (BPO) initiated by butyl acetate as solvent. The optimum ratio of hydroxyacrylic resin was determined by infrared spectrum characterization, adhesion, hardness, contact angle, flexibility and impact resistance. At this ratio, fluorosilicon was modified by vinyl trimethoxysilane, octamethoxycyclotetrasioxane, nano-silica and hexafluorobutylmethacrylate. The optimum formula was as follows: methyl methacrylate (MMA) 16%, styrene (St) 4%, butylacrylic acid (BA) 20%, hydroxyethyl methacrylate 4%, vinyl trimethoxysilane 3%, and the optimum formula was as follows: methyl methacrylate 16%, styrene (St) 4%, butylacrylic acid (BA) 20%, hydroxyethyl methacrylate 4%, vinyl trimethoxysilane 3%. The monomers of octamethylcyclotetrasioxane 3% and hexafluorobutylmethacrylate 20% were initiated by benzoyl peroxide (3%) in n-butanol and butyrate acetate. The reaction conditions were as follows: the reaction temperature was 70 ℃ and the reaction time was 6 h.

Keywords: Fluorosilicon modification, hydroxyl acrylic resin, free radical polymerization, function

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2羟基丙烯酸树脂的改性 1

1.3有机硅改性羟基丙烯酸树脂 1

1.3.1 有机硅化合物结构特点 1

1.3.2有机硅改性的方法 1

1.3.3有机硅——羟基丙烯酸树脂制备的化学方法 2

1.3.4有机硅改性羟基丙烯酸树脂的应用 3

1.4有机氟硅同时改性羟基丙烯酸树脂 3

1.4.1有机氟硅同时改性羟基丙烯酸树脂的方法 4

1.4.2有机氟硅改性羟基丙烯酸树脂材料的性能及用途 4

1.5本课题的研究意义及主要研究内容 4

第二章 羟基丙烯酸树脂的制备及性能研究 6

2.1 实验药品 6

2.2实验仪器 6

2.3 实验材料 7

2.4 配方设计理论基础 7

2.5 实验步骤及合成机理 7

2.5.1 实验步骤 7

2.5.2合成机理 8

2.6 性能测试与结构表征方法 9

2.6.1 固含量及单体转化率测试 9

2.6.2 表干时间 9

2.6.3涂膜外观 10

2.6.4 铅笔硬度测定 10

2.6.5 附着力测定 10

2.6.6 柔韧性测定 10

2.6.7 红外光谱分析（FT-IR） 10

2.6.8 羟值的测定 10

2.7 结果与讨论 10

2.7.1 引发剂的选择 10

2.7.2 反应温度的确定 11

2.7.3 反应时间的确定 12

2.7.4 引发剂用量的确定 12

2.7.5 硬单体：软单体值的确定 13

2.7.6 反应温度对树脂性能的影响 14

2.7.7 引发剂用量对树脂性能的影响 14

2.7.8 硬软单体比对树脂性能的影响 15

2.7.9红外光谱分析 16

2.7.10 共聚组成对树脂羟值的影响 17

2.8 本章小结 17

第三章 硅改性羟基丙烯酸树脂的制备及性能研究 19

3.1 实验原料 19

3.2 实验仪器 19

3.3 实验步骤及合成机理 19

3.3.1实验步骤 19

3.3.2合成机理 19

3.4 硅改性羟基丙烯酸树脂 21

3.4.1 乙烯基三甲氧基硅烷改性羟基丙烯酸树脂 21

3.4.2 八甲基环四硅氧烷改性羟基丙酸树脂 21

3.4.3 纳米二氧化硅用量改性羟基丙烯酸树脂 21

3.4.4 性能测试及表征方法 21

3.4.5 测试结果分析 21

3.5 乙烯基八甲氧基硅烷与八甲基环四硅氧烷混合改性羟基丙烯酸树脂 27

3.5.1 乙烯基三甲氧基硅烷与八甲基环四硅氧烷混合用量的研究 28

3.5.2测试结果分析 28

3.6 本章小结 31

第四章 氟硅改性羟基丙烯酸树脂的制备及性能研究 33

4.1 实验原料 33

4.2 实验仪器 33

4.3 实验步骤及合成机理 33

4.3.1实验步骤 33

4.3.2 合成机理 33

4.4 有机氟硅改性羟基丙烯酸树脂的性能研究 34

4.4.1 性能测试及表征方法 34

4.4.2 测试结果分析 34

4.5 本章小结 37

第五章 全文总结 38

参考文献 39

致谢 42

第一章 绪论

1.1研究背景

随着铁路与城市轨道交通建设的发展，速度、牵引质量、列车轴重、组编密度、年运量等指标的增高，轮轨伤损也急剧增加。不仅会产生振动、噪音，还会影响列车的乘坐舒适性，增加燃料燃烧，缩短轮轨的使用寿命等。因此，及时对钢轨损伤进行预防、消除或修复是非常必要的。由于钢轨及配件长期暴露在大气环境中，会受到各种环境因素的腐蚀（潮湿、高温、酸雨灰尘、尿液、酸碱性化学物质、污染气体等）和钢轨通过电流时产生的杂散电流的影响，极容易发生锈蚀。为了有效的提高钢轨的使用寿命，研究高防腐高疏水的防腐材料是非常有必要的。

1.2羟基丙烯酸树脂的改性

对丙烯酸树脂进行交联改性，可大大提高膜硬度、耐溶剂性、耐化学性等。其通常是在合成丙烯酸单体的过程中加入某些含官能团的单体作共聚单体^[1]。

1.3有机硅改性羟基丙烯酸树脂

1.3.1 有机硅化合物结构特点

有机硅化合物是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物。