無(wú)醛涂料的制備與研究畢業(yè)設(shè)計(jì)

無(wú)醛涂料的制備與研究畢業(yè)設(shè)計(jì),涂料,制備,研究,鉆研,畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：107無(wú)醛涂料的制備與研究II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：1.原始資料：維普數(shù)據(jù)庫(kù)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)、學(xué)位論文數(shù)據(jù)庫(kù)、Elsevier數(shù)據(jù)庫(kù)、ACS數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)里面的相關(guān)的文獻(xiàn)資料。2.查閱二十篇以上參考文獻(xiàn)(核心不少于五篇)。3.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)科學(xué)、合理、可行，具有節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的特點(diǎn)。4.技術(shù)要求：通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定最佳制取條件，找到能替代甲醛的最佳交聯(lián)劑。5.論文的撰寫(xiě)必須符合學(xué)校規(guī)定要求。III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間：1.查找相關(guān)的資料、翻譯外文資料 2010.2.28至2010.3.72.撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告、論文前期準(zhǔn)備工作 2010.3.8至2010.3.213.調(diào)查、研究、實(shí)驗(yàn)或撰寫(xiě)論文（設(shè)計(jì)） 2010.3.21至2010.6.54.論文（設(shè)計(jì)）定稿 2010.6.6至2010.6.115.主審教師評(píng)定論文（設(shè)計(jì)） 2010.6.12至2010.6.196.學(xué)生論文（設(shè)計(jì)）答辯 2010.6.20左右 、主 要參考資料：1 莊義.為什么要淘汰107涂料J. 中國(guó)涂料.1999,4:44.2 張占柱，趙雅琴，靳明君 等.改性107膠的制備研究J.河北化工學(xué)院報(bào),1994,18(20):61.3 梁柏林,周民杰.環(huán)保型DAS-PVA建筑膠粘劑的制備J. 新型建筑材料.2007,57(2):57-59.4 曾麗娟,藍(lán)仁華.改性聚乙烯醇內(nèi)墻涂料的研制J.化學(xué)建材,2005,21(2):14.5 劉義,王洪艷,萬(wàn)建華 等.環(huán)保型水性涂料的研制J.化學(xué)世界,2004,4:189.6 柯麗軍,黃仕鋒.聚乙烯醇縮甲醛的研制J.貴州化工,2005,30(5):17.7 姚興芳,郭英,賈堤,等.環(huán)保型聚乙烯醇膠黏劑的研制J.山東建材,2005,6:41.8 牛永生,牛曉玉,劉德崢 等.改性聚乙烯醇建筑涂料的研制J.化學(xué)工程師,2000,8:26.9 Pedram Fatehi, Huining Xiao. Adsorption characteristics of cationic-modified poly (vinyl alcohol) on cellulose fibersA qualitative analysisJ.Colloids and Surfaces A,2008,327(3):127-133.10 Pedram Fatehi, Huining Xiao.Effect of cationic PVA characteristics on fiber and paper properties at saturation level of polymer adsorptionJ.Carbohydrate Polymers,2010,79(2):423-428.11 謝文勝.正交試驗(yàn)研制改性聚乙烯醇縮醛膠J.天津化工.1995,4:4-5.12 張健,王克明.低甲醛含量脲醛樹(shù)脂粘合劑的合成方法研究N.研究報(bào)告及專(zhuān)論,2007,28(1)：41-43.13 李堅(jiān),戴文杰.水分散性異氰酸酯交聯(lián)劑的合成與性能初探J.江蘇石油化工院學(xué)報(bào),2002,14(4):22.14 鐘安永,陳德本,肖德泉 等.封閉型異氰酸酯交聯(lián)劑的制備及其固化行為的研究J.2000,16(3):32.環(huán)境與化學(xué)工程 學(xué)院 材料化學(xué) 專(zhuān)業(yè)類(lèi) 060233 班學(xué)生（簽名）： 日期： 自 2010 年 2 月 28 日至 2010 年 6 月 24 日指導(dǎo)教師（簽名）： 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：材料化學(xué) 系（室）主任（簽名）：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目 107無(wú)醛涂料的制備與研究專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng) 材料化學(xué)班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 06023317學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 填 表 日 期 2010 年 3 月 21 日1、 選題的依據(jù)及意義1、1選題依據(jù)107涂料是上世紀(jì)80年代初期開(kāi)發(fā)的,以聚乙烯醇縮甲醛為主要成膜物的涂料。仿瓷涂料、冷瓷涂料、803涂料等均為此種涂料的商名。盡管上世紀(jì)60年代我國(guó)就有了乳膠漆的生產(chǎn)技術(shù),但由于107涂料以?xún)r(jià)格低廉適應(yīng)了當(dāng)時(shí)的社會(huì)發(fā)展水平和人民生活的要求,所以曾風(fēng)靡一時(shí),占據(jù)了我國(guó)建筑涂料的大部分市場(chǎng)。但是，在多年使用中,107涂料暴露出一些致命的缺陷。其中最大的危害當(dāng)屬107涂料中含有的有害物質(zhì)甲醛。傳統(tǒng)107涂料的主要成膜物質(zhì)107膠的生產(chǎn),是在聚乙烯醇中加入甲醛,進(jìn)行醇醛縮合反應(yīng)而生成的膠狀體混合物,由于聚乙烯醇是分子量很大的高分子化合物,與甲醛反應(yīng)時(shí)反應(yīng)阻力很大,通常條件下很難與甲醛反應(yīng)完全1,這樣大量的致癌物質(zhì)甲醛就會(huì)殘留在107膠中,當(dāng)107膠用作107涂料的主要成膜物質(zhì)時(shí),107膠中的未反應(yīng)甲醛就全留在107涂料中，危害人們的健康。目前市場(chǎng)上的107涂料絕大部分都含有甲醛這一有毒、有害成分，因此，研制新型無(wú)毒害的107涂料已是107涂料市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。無(wú)醛107涂料即是在107膠的生產(chǎn)制備過(guò)程中選用某種交聯(lián)物質(zhì)來(lái)替代傳統(tǒng)的甲醛，使得107膠中完全不含有甲醛這一有毒物質(zhì)，在生產(chǎn)源頭將甲醛這一有毒物質(zhì)去除，從而保證了制備的新型107涂料完全適應(yīng)市場(chǎng)的需要，亦符合國(guó)家的環(huán)保要求。1、2研究意義傳統(tǒng)107涂料由于其原料易得、成本低，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，在我國(guó)建筑工程上一直得到廣泛應(yīng)用。但由于涂料的耐寒性差、游離甲醛含量高，其應(yīng)用范圍受到很大限制2。聚乙烯醇（PVA）在酸性條件下與甲醛反應(yīng)生成的聚乙烯醇縮甲醛膠，因具有粘接力強(qiáng)、黏度大、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，也曾在建筑裝飾裝修中廣泛應(yīng)用。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)家對(duì)縮醛類(lèi)膠水中游離甲醛揮發(fā)量的限制越來(lái)越嚴(yán)格。近年來(lái)人們?yōu)榻档涂s醛類(lèi)膠水中游離甲醛揮發(fā)做了大量工作，并取得了一定進(jìn)展3-7，但這些改性方法只能降低膠粘劑中游離甲醛的含量，而不能完全消除。以聚乙烯醇作為主要成膜物制得的建筑涂料具有水溶性好，成膜性能優(yōu)良，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛使用6，但聚乙烯醇分子中含有大量的羥基，親水性大，單純以聚乙烯醇作為成膜物的建筑涂料，因耐水性差而受影響。如何提高聚乙烯醇類(lèi)涂料的耐水性是建筑涂料行業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題。目前普遍采用化學(xué)改性的方法，使其耐水性得到改善，常用的有甲醛改性聚乙烯醇，但因游離甲醛的刺激氣味及毒性使其應(yīng)用范圍受到限制，用聚醋酸乙烯、丙烯酸乳液、硅溶膠等改性8，都存在一定問(wèn)題，改性工藝復(fù)雜，可操作性差，引入原材料品種多，成本高。因此，需要尋找新的無(wú)醛方式來(lái)對(duì)107涂料進(jìn)行改性。目前市場(chǎng)上的對(duì)107涂料的需求量還是非常之大的，但其甲醛含量已嚴(yán)重阻礙了它的發(fā)展，二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)這幾年涂料市場(chǎng)的發(fā)展非常迅猛，但國(guó)家對(duì)其環(huán)保要求也是越來(lái)越高。據(jù)筆者了解，水性涂料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)自實(shí)施之日起，不達(dá)標(biāo)的涂料產(chǎn)品不再允許生產(chǎn)；自2010年7月1日起，不達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品不再允許在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。從2010年5月份起，由環(huán)境保護(hù)部頒布的涂料環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求防水涂料正式實(shí)施。水性涂料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不得人為向防水涂料中添加乙二醇醚及其酯類(lèi)、鄰苯二甲酸酯、二元胺、烷基酚聚氧乙烯醚、支鏈?zhǔn)榛交撬徕c、烴類(lèi)、酮類(lèi)、鹵代烴類(lèi)溶劑。同時(shí)，水性涂料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物、放射性、甲醛、苯、苯類(lèi)溶劑、固化劑中游離甲苯二異氰酸酯等物質(zhì)也提出了限值要求。在國(guó)外，環(huán)境保護(hù)已成為一項(xiàng)重中之重的事業(yè)。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染越來(lái)越受到人類(lèi)的重視，各國(guó)政府都相繼制定了有關(guān)法規(guī)，美國(guó)從66項(xiàng)法規(guī)發(fā)展到現(xiàn)在的1113項(xiàng)法規(guī)，對(duì)建筑涂料的有機(jī)揮發(fā)物（VOC）的限制作出了更為明確的規(guī)定。其有機(jī)揮發(fā)物含量從100mg/l限定到50mg/l。日本和歐美國(guó)家也都在環(huán)保法規(guī)上對(duì)有機(jī)揮發(fā)物含量給出了限定標(biāo)準(zhǔn)，世界環(huán)保的要求和呼聲，使涂料的開(kāi)發(fā)研究朝著低污染環(huán)保型的方向深化。建筑涂料在生產(chǎn)、使用中的揮發(fā)物質(zhì)是主要的環(huán)境污染源之一，因此，減少有機(jī)揮發(fā)物的含量已經(jīng)成為國(guó)外建筑涂料發(fā)展的總趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)外大多都是著力降低107涂料中游離甲醛的含量，例如：張占柱等人在改性107膠的制備研究1中通過(guò)高縮醛化等方法使得107涂料中游離甲醛的含量0.35%; Pedram Fatehi等人通過(guò)高分子電解滴定和膠質(zhì)滴定等方法9來(lái)改性涂料中游離甲醛的含量; Huining Xiao等人通過(guò)添加纖維來(lái)改性涂料10。目前取代甲醛用別的物質(zhì)作交聯(lián)劑來(lái)制備107建筑涂料這樣的研究還是比較少的，用聚醋酸乙烯、丙烯酸乳液、硅溶膠等改性，都存在一定問(wèn)題，比如：改性工藝復(fù)雜，可操作性差，引人原材料品種多，成本高，等等。三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案3.1 實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容由于目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)107涂料都含有甲醛，實(shí)驗(yàn)試圖找到一種交聯(lián)劑來(lái)代替它。實(shí)驗(yàn)中擬選取硼酸鈉、異氰酸酯、脲醛等作為交聯(lián)劑，通過(guò)采用正交表L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)獲得最佳實(shí)驗(yàn)條件11。再通過(guò)測(cè)定在最佳實(shí)驗(yàn)條件下的表干時(shí)間、粘度、附著力、抗沖擊強(qiáng)度、固含量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)來(lái)確定哪種物質(zhì)來(lái)作為交聯(lián)劑最佳。3.2 實(shí)驗(yàn)方案3.2.1 儀器與藥品儀器：電動(dòng)攪拌機(jī)，恒溫水浴鍋，涂-4粘度計(jì)，秒表，三口瓶（250ml），臺(tái)秤，燒杯。藥品：硼酸鈉、異氰酸酯、脲醛，聚乙烯醇，鹽酸（37%），氫氧化鈉，鈦白粉，立德粉，滑石粉，輕質(zhì)碳酸鈣，磷酸三丁酯，六偏磷酸鈉，無(wú)機(jī)顏料。3.2.2 正交實(shí)驗(yàn)表的確定11實(shí)驗(yàn)選擇附著力為主要參考指標(biāo)，采用四個(gè)不同的反應(yīng)因素作為正交實(shí)驗(yàn)表的四個(gè)因素，分別為：A反應(yīng)溫度（）；B反應(yīng)時(shí)間（min）；C反應(yīng)PH值；D交聯(lián)劑與聚乙烯醇（PVA）的摩爾比。每個(gè)因素?cái)M定3個(gè)水平(見(jiàn)表1)，選用L9(34)正交表進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表2）。表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表因素水平A反應(yīng)溫度（）B反應(yīng)時(shí)間（min）C交聯(lián)劑與聚乙烯醇（PVA）的摩爾比175201.2:1285301.5:1L9(34)正交實(shí)驗(yàn)因素表如表2所示表2 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)因素表實(shí)驗(yàn)號(hào)列號(hào)ABC11112122321242213.2.3 以硼酸鈉為交聯(lián)劑制備107涂料3.2.3.1 107膠的制備向裝有電動(dòng)攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中加入92ml的去離子水，攪拌下慢慢加入7.5g聚乙烯醇（PVA）。逐步升溫至A，攪拌溶解。溶解后加入濃鹽酸，調(diào)至PH值為C,繼續(xù)保溫A，加入Dg交聯(lián)劑硼酸鈉，反應(yīng)Bmin,反應(yīng)結(jié)束后降溫至約60，慢慢滴加30%的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)液至PH值7.07.5。撤去熱源，繼續(xù)攪拌片刻即可。3.2.3.2 107涂料的制備在一燒杯中取3.2.3中制得107膠50g，分別加入1.0g六偏磷酸鈉、1.4g鈦白粉、2.8g立德粉、2.8g滑石粉、15.0g輕質(zhì)碳酸鈣、0.1g磷酸三丁酯，攪拌混勻，即得107涂料。測(cè)所得涂料的附著力作為主要參考指標(biāo)，確定最佳實(shí)驗(yàn)條件。3.2.3.3 107涂料性能的研究在最佳實(shí)驗(yàn)條件下重復(fù)3.2.3.1，3.2.3.2步驟，測(cè)試涂料的附著力、表干時(shí)間、粘度、抗沖擊強(qiáng)度、固含量等參數(shù)。3.2.4 以異氰酸酯為交聯(lián)劑制取107涂料12以異氰酸酯為交聯(lián)劑，重復(fù)3.2.3中所有步驟制取107涂料，獲取實(shí)驗(yàn)參數(shù)。3.2.5 以脲醛為交聯(lián)劑制取107涂料13-14以脲醛為交聯(lián)劑，重復(fù)3.2.3中所有步驟制取107涂料，獲取實(shí)驗(yàn)參數(shù)。四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度4.1 目標(biāo)1、確定107涂料正交實(shí)驗(yàn)的最佳實(shí)驗(yàn)條件。2、在不影響傳統(tǒng)107涂料基本性能的基礎(chǔ)上，找到一種能夠替代甲醛作為交聯(lián)物質(zhì)的交聯(lián)劑。4.2 主要特色本文旨在通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定合理的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)制備107涂料，完全不用甲醛而采用別的無(wú)污染環(huán)保型的交聯(lián)劑是本課題的主要特色。4.3工作進(jìn)度1、查找相關(guān)的外文資料并選擇翻譯 2009.12.082009.12.182、撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告、論文(設(shè)計(jì))前期準(zhǔn)備 2009.12.182009.12.283、調(diào)查、研究、實(shí)驗(yàn)和撰寫(xiě)論文或設(shè)計(jì) 2010.1.042010.06.01 4、論文或設(shè)計(jì)定稿 2010.06.052010.06.095、主審教師評(píng)定論文(設(shè)計(jì)) 2010.06.102010.06.16 6、論文答辯 2010.06.20 左右五、參考文獻(xiàn)1 莊義.為什么要淘汰107涂料J. 中國(guó)涂料.1999,4:44-46.2 張占柱，趙雅琴，靳明君 等.改性107膠的制備研究J.河北化工學(xué)院報(bào),1994,18(20):61-63.3 梁柏林,周民杰.環(huán)保型DAS-PVA建筑膠粘劑的制備J. 新型建筑材料.2007,57(2):57-59.4 曾麗娟,藍(lán)仁華.改性聚乙烯醇內(nèi)墻涂料的研制J.化學(xué)建材,2005,21(2):14-16.5 劉義,王洪艷,萬(wàn)建華 等.環(huán)保型水性涂料的研制J.化學(xué)世界,2004,4:189-192.6 柯麗軍,黃仕鋒.聚乙烯醇縮甲醛的研制J.貴州化工,2005,30(5):17-24.7 姚興芳,郭英,賈堤,等.環(huán)保型聚乙烯醇膠黏劑的研制J.山東建材,2005(6):41-44.8 牛永生,牛曉玉，劉德崢 等.改性聚乙烯醇建筑涂料的研制J.化學(xué)工程師,2000,(8):26-27.10 Pedram Fatehi, Huining Xiao. Adsorption characteristics of cationic-modified poly (vinyl alcohol) on cellulose fibersA qualitative analysisJ.Colloids and Surfaces A,2008,327(3):127-133.11 Pedram Fatehi, Huining Xiao.Effect of cationic PVA characteristics on fiber and paper properties at saturation level of polymer adsorptionJ.Carbohydrate Polymers,2010,79(2):423-428.11 謝文勝.正交試驗(yàn)研制改性聚乙烯醇縮醛膠J.天津化工.1995,4:4-5.12 張健,王克明.低甲醛含量脲醛樹(shù)脂粘合劑的合成方法研究N.研究報(bào)告及專(zhuān)論,2007,28(1)：41-43.13 李堅(jiān),戴文杰.水分散性異氰酸酯交聯(lián)劑的合成與性能初探J.江蘇石油化工院學(xué)報(bào),2002,14(4):22-24.14 鐘安永,陳德本,肖德泉 等.封閉型異氰酸酯交聯(lián)劑的制備及其固化行為的研究J.2000,16(3):32-35.5環(huán)化 學(xué)院 2010 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題申報(bào)表專(zhuān)業(yè)方向材料化學(xué)指導(dǎo)教師姓名年齡學(xué)歷職稱(chēng)（職務(wù)）設(shè)計(jì)地點(diǎn)校內(nèi)熊聯(lián)明49博士教授學(xué)生人數(shù)1課題名稱(chēng)107無(wú)醛涂料的制備與研究課題工作內(nèi)容1. 查找相關(guān)資料、翻譯外文文獻(xiàn)。2. 設(shè)計(jì)制備新型107無(wú)醛涂料的實(shí)驗(yàn)方案。3. 通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)選實(shí)驗(yàn)條件。4. 對(duì)制得的產(chǎn)品進(jìn)行必要的性能測(cè)試。5. 按學(xué)校的要求撰寫(xiě)畢業(yè)論文。6. 參加畢業(yè)論文答辯。工作條件課題類(lèi)型課題來(lái)源是否結(jié)合實(shí)際綜合訓(xùn)練性預(yù)計(jì)工作量使用計(jì)算機(jī)情況要求完成圖紙情況滿(mǎn)足基本滿(mǎn)足不滿(mǎn)足使用軟件：預(yù)計(jì)上機(jī)時(shí)數(shù)：規(guī)格：張數(shù)： 系（室）負(fù)責(zé)人： 申報(bào)人： 年 月 日說(shuō)明: 1、課題類(lèi)型：理論研究；應(yīng)用研究；開(kāi)發(fā)研究；工藝設(shè)計(jì)；工程設(shè)計(jì)；設(shè)備設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì) 2、課題來(lái)源：國(guó)家資助課題；省（部）資助課題；廳（市）資助課題；企業(yè)（公司）資助項(xiàng)目；學(xué)校資助項(xiàng)目；自選項(xiàng)目 3、是否結(jié)合實(shí)際：是；否 4、綜合訓(xùn)練性：強(qiáng)；較強(qiáng)；一般；較差 5、預(yù)計(jì)工作量：重；中；一般 107無(wú)醛涂料的制備與研究 學(xué)生姓名： 班級(jí)：060233 指導(dǎo)老師：摘要：107涂料是上世紀(jì)80年代初期開(kāi)發(fā)的,以聚乙烯醇縮甲醛為主要成膜物的涂料。仿瓷涂料、冷瓷涂料、803涂料等均為此種涂料的商名。它曾風(fēng)靡一時(shí),占據(jù)了我國(guó)建筑涂料的大部分市場(chǎng)。但是，在多年使用中,107涂料暴露出一些致命的缺陷。其中最大的危害當(dāng)屬107涂料中含有的有害物質(zhì)甲醛。無(wú)醛107涂料即是在107膠的生產(chǎn)制備過(guò)程中選用某種交聯(lián)物質(zhì)來(lái)替代傳統(tǒng)的甲醛，使得107膠中完全不含有甲醛這一有毒物質(zhì)，在生產(chǎn)源頭將甲醛這一有毒物質(zhì)去除，從而保證了制備的新型107涂料完全適應(yīng)市場(chǎng)的需要，亦符合國(guó)家的環(huán)保要求。本文從聚乙烯醇的聚合機(jī)理入手，通過(guò)探討三種不同的交聯(lián)劑脲素、硼酸鈉、異氰酸酯對(duì)聚乙烯醇的聚合影響及產(chǎn)品的性能測(cè)試，在不影響其基本性能的基礎(chǔ)之上試圖找到一種新的合成方法和交聯(lián)劑來(lái)替代甲醛，從而更好地適應(yīng)市場(chǎng)的需求。研究結(jié)果表明，異氰酸酯改性后的性能最佳，符合要求。關(guān)鍵詞：無(wú)醛涂料、交聯(lián)反應(yīng)、性能測(cè)試指導(dǎo)老師簽名： The preparation and research of 107 non-aldehyde coatingStudent name:Xiang Shuncheng Class:060233 Supervisor:Xiong LianmingAbstract：107 coatings were the early-1980s developed, taken polyvinyl formal as main membrane material . Imitates the porcelain coating, the cold porcelain coating, 803 coatings and so on are all for this reason to plant the coating the trade name. It once was fashionable for a time, occupied our countrys main construction coating market. However, in many years uses, 107 coatings exposes some fatal flaws and biggest harm, that is the deleterious substance - formaldehyde which in 107 coatings includes. 107 non-aldehyde coating is to selects some kind of crossing linking material in 107 rubbers production preparation processes to substitute traditional the formaldehyde, enables in 107 rubber not to include formaldehyde this toxic substance completely,so in production source ,this toxic substance-formaldehyde is eliminated, thus,we had guaranteed the preparation new 107 coatings meet the market need completely, also meets the national environmental protection requirement. This article obtains from the polyvinyl alcohol mechanism of polymerization, discusses three kind of different crosslinking agent - urea, the sodium borate, the isocyanates influence to the polyvinyl alcohol polymerization and the product performance test, we do hope that it did not affect its key property above the foundation to attempt to find one new synthetic method and the crosslinking agent substitutes the formaldehyde, thus adapted the market demand well. The findings indicated that after the isocyanogen diethylene glycol dinitrate modifications performance is best, meets the requirement.key word: Non-aldehyde coating, cross-linkage reaction, performance test Signature of Supervisor:1 前言1.1 107無(wú)醛涂料簡(jiǎn)介107涂料是上世紀(jì)80年代初期開(kāi)發(fā)的,以聚乙烯醇縮甲醛為主要成膜物的涂料。仿瓷涂料、冷瓷涂料、803涂料等均為此種涂料的商名。盡管上世紀(jì)60年代我國(guó)就有了乳膠漆的生產(chǎn)技術(shù),但由于107涂料以?xún)r(jià)格低廉適應(yīng)了當(dāng)時(shí)的社會(huì)發(fā)展水平和人民生活的要求,所以曾風(fēng)靡一時(shí),占據(jù)了我國(guó)建筑涂料的大部分市場(chǎng)。但是，在多年使用中,107涂料暴露出一些致命的缺陷。其中最大的危害當(dāng)屬107涂料中含有的有害物質(zhì)甲醛。傳統(tǒng)107涂料的主要成膜物質(zhì)107膠的生產(chǎn),是在聚乙烯醇中加入甲醛,進(jìn)行醇醛縮合反應(yīng)而生成的膠狀體混合物,由于聚乙烯醇是分子量很大的高分子化合物,與甲醛反應(yīng)時(shí)反應(yīng)阻力很大,通常條件下很難與甲醛反應(yīng)完全1,這樣大量的致癌物質(zhì)甲醛就會(huì)殘留在107膠中,當(dāng)107膠用作107涂料的主要成膜物質(zhì)時(shí),107膠中的未反應(yīng)甲醛就全留在107涂料中，危害人們的健康。目前市場(chǎng)上的107涂料絕大部分都含有甲醛這一有毒、有害成分，加之傳統(tǒng)107涂料的耐寒性差、游離甲醛含量高，其應(yīng)用范圍受到很大限制2。聚乙烯醇（PVA）在酸性條件下與甲醛反應(yīng)生成的聚乙烯醇縮甲醛膠，因具有粘接力強(qiáng)、黏度大、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，也曾在建筑裝飾裝修中廣泛應(yīng)用。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)家對(duì)縮醛類(lèi)膠水中游離甲醛揮發(fā)量的限制越來(lái)越嚴(yán)格。近年來(lái)人們?yōu)榻档涂s醛類(lèi)膠水中游離甲醛揮發(fā)做了大量工作，并取得了一定進(jìn)展3-7，但這些改性方法只能降低膠粘劑中游離甲醛的含量，而不能完全消除。因此，研制新型無(wú)毒害的107涂料已是107涂料市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。無(wú)醛107涂料即是在107膠的生產(chǎn)制備過(guò)程中選用某種交聯(lián)物質(zhì)來(lái)替代傳統(tǒng)的甲醛，使得107膠中完全不含有甲醛這一有毒物質(zhì)，在生產(chǎn)源頭將甲醛這一有毒物質(zhì)去除，從而保證了制備的新型107涂料完全適應(yīng)市場(chǎng)的需要，亦符合國(guó)家的環(huán)保要求。以聚乙烯醇作為主要成膜物制得的建筑涂料具有水溶性好，成膜性能優(yōu)良，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛使用6，但聚乙烯醇分子中含有大量的羥基，親水性大，單純以聚乙烯醇作為成膜物的建筑涂料，因耐水性差而受影響。如何提高聚乙烯醇類(lèi)涂料的耐水性是建筑涂料行業(yè)迫切需要解決的問(wèn)題。目前普遍采用化學(xué)改性的方法，使其耐水性得到改善，常用的有甲醛改性聚乙烯醇，但因游離甲醛的刺激氣味及毒性使其應(yīng)用范圍受到限制，用聚醋酸乙烯、丙烯酸乳液、硅溶膠等改性8，都存在一定問(wèn)題，改性工藝復(fù)雜，可操作性差，引入原材料品種多，成本高。因此，需要尋找新的無(wú)醛方式來(lái)對(duì)107涂料進(jìn)行改性。1.2 脲素改性聚乙烯醇反應(yīng)機(jī)理107膠耐寒性差是由于聚乙烯醇在水中的氫鍵效應(yīng)所致。聚乙烯醇在水溶液中易發(fā)生締合反應(yīng)，水被氫鍵截留在無(wú)定型區(qū)和結(jié)晶區(qū)。在無(wú)定型區(qū)，它們是相對(duì)游離的;在結(jié)晶區(qū)，則呈締合狀態(tài)。因此，提高107膠的耐寒性應(yīng)使結(jié)晶區(qū)的水締合狀態(tài)發(fā)生改變。解決的有效辦法是通過(guò)聚乙烯醇的高縮醛化，使107膠的結(jié)晶區(qū)改變制備的關(guān)鍵是原料配比、合成工藝和反應(yīng)終點(diǎn)，提高膠的縮醛化度，使其具有較高的粘度和較好的耐寒性。在一定條件下加入適量的脲素，可以達(dá)到這一效果。反應(yīng)式如下：1.3 硼酸鈉改性聚乙烯醇反應(yīng)機(jī)理聚乙烯醇(PVA)是一種強(qiáng)親水性經(jīng)基聚合物，要想改善其耐水性，必須把PVA分子中的羥基掩蔽起來(lái)，或者使羥基與其它分子結(jié)合生成難溶于水的物質(zhì)。本文加入硼酸鈉，水解后會(huì)生成硼酸，其作用是使PVA分子中的OH基團(tuán)與硼酸分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，硼酸的BO鍵斷裂，與聚乙烯醇形成CBO鍵，從而使聚乙烯醇分子得以交聯(lián)，提高了耐水性，其反應(yīng)式如下:1.4 異氰酸酯（TDI）改性聚乙烯醇反應(yīng)原理TDI在水溶液中,同PVA的反應(yīng)比較復(fù)雜,其主要交聯(lián)反應(yīng)為T(mén)DI交聯(lián)PVA分子鏈,生成甲苯二氨基甲酸聚乙烯醇酯。交聯(lián)反應(yīng)可繼續(xù)進(jìn)行,也可相互交錯(cuò)進(jìn)行,生成交聯(lián)度更大的高分子化合物。由于以水為溶劑,交聯(lián)劑TDI與水反應(yīng)生成甲苯二胺和脲,該反應(yīng)產(chǎn)物很容易被氧化成醌,而使粘合劑帶棕黃色9。另外,TDI自身也可二聚、三聚。利用動(dòng)力學(xué)原理,控制反應(yīng)溫度、原材料配比等來(lái)控制交聯(lián)度抑制副反應(yīng)、避免較深的顏色、保證交聯(lián)改性反應(yīng)的有效進(jìn)行。1.5 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展國(guó)內(nèi)這幾年涂料市場(chǎng)的發(fā)展非常迅猛，但國(guó)家對(duì)其環(huán)保要求也是越來(lái)越高。據(jù)筆者了解，水性涂料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)自實(shí)施之日起，不達(dá)標(biāo)的涂料產(chǎn)品不再允許生產(chǎn)；自2010年7月1日起，不達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品不再允許在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。從2010年5月份起，由環(huán)境保護(hù)部頒布的涂料環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求防水涂料正式實(shí)施。水性涂料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不得人為向防水涂料中添加乙二醇醚及其酯類(lèi)、鄰苯二甲酸酯、二元胺、烷基酚聚氧乙烯醚、支鏈?zhǔn)榛交撬徕c、烴類(lèi)、酮類(lèi)、鹵代烴類(lèi)溶劑。同時(shí)，水性涂料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物、放射性、甲醛、苯、苯類(lèi)溶劑、固化劑中游離甲苯二異氰酸酯等物質(zhì)也提出了限值要求。在國(guó)外，環(huán)境保護(hù)已成為一項(xiàng)重中之重的事業(yè)。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染越來(lái)越受到人類(lèi)的重視，各國(guó)政府都相繼制定了有關(guān)法規(guī)，美國(guó)從66項(xiàng)法規(guī)發(fā)展到現(xiàn)在的1113項(xiàng)法規(guī)，對(duì)建筑涂料的有機(jī)揮發(fā)物（VOC）的限制作出了更為明確的規(guī)定。其有機(jī)揮發(fā)物含量從100mg/l限定到50mg/l。日本和歐美國(guó)家也都在環(huán)保法規(guī)上對(duì)有機(jī)揮發(fā)物含量給出了限定標(biāo)準(zhǔn)，世界環(huán)保的要求和呼聲，使涂料的開(kāi)發(fā)研究朝著低污染環(huán)保型的方向深化。建筑涂料在生產(chǎn)、使用中的揮發(fā)物質(zhì)是主要的環(huán)境污染源之一，因此，減少有機(jī)揮發(fā)物的含量已經(jīng)成為國(guó)外建筑涂料發(fā)展的總趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)外大多都是著力降低107涂料中游離甲醛的含量，例如：張占柱等人在改性107膠的制備研究1中通過(guò)高縮醛化等方法使得107涂料中游離甲醛的含量0.35%; Pedram Fatehi等人通過(guò)高分子電解滴定和膠質(zhì)滴定等方法10來(lái)改性涂料中游離甲醛的含量; Huining Xiao等人通過(guò)添加纖維來(lái)改性涂料11。目前取代甲醛用別的物質(zhì)作交聯(lián)劑來(lái)制備107建筑涂料這樣的研究還是比較少的，用聚醋酸乙烯、丙烯酸乳液、硅溶膠等改性，都存在一定問(wèn)題，比如：改性工藝復(fù)雜，可操作性差，引人原材料品種多，成本高，等等。1.6 項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)以及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題研究?jī)?nèi)容：傳統(tǒng)107建筑涂料的成本低廉、容易制備，但它的粘結(jié)強(qiáng)度和耐水、耐潮性能較差，加之含有甲醛等有害物質(zhì)，其應(yīng)用范圍越來(lái)越受到限制。選用無(wú)毒無(wú)害的交聯(lián)劑來(lái)替代甲醛完成聚合反應(yīng)，同時(shí)使所得產(chǎn)品的基本性能不發(fā)生變化成為一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。本文采用三種不同種類(lèi)的交聯(lián)劑進(jìn)行改性，完全不用甲醛等有毒有害物質(zhì)作為交聯(lián)劑、從產(chǎn)品源頭上保證所制得的產(chǎn)物符合國(guó)家的環(huán)保要求。另外，采用正交等實(shí)驗(yàn)方法確定每一種交聯(lián)劑的最佳實(shí)驗(yàn)條件，通過(guò)比較三種交聯(lián)劑在最佳實(shí)驗(yàn)條件下所制得107涂料的力學(xué)性能確定哪種交聯(lián)劑最為合適。研究目標(biāo)：(1) 確定每一種交聯(lián)劑與聚乙烯醇(PVA)反應(yīng)的最佳實(shí)驗(yàn)條件；(2) 制備出水溶性、力學(xué)性能較高的107無(wú)醛涂料并測(cè)定其基本力學(xué)性能；(3) 通過(guò)比較確定最佳交聯(lián)物質(zhì)及反應(yīng)條件。擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：(1) 由于聚乙烯醇(PVA)極容易聚合，因此確定交聯(lián)劑的含量成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。(2) 測(cè)試產(chǎn)品的各種性能。(3) 綜合分析各種產(chǎn)品。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑 實(shí)驗(yàn)試劑詳見(jiàn)表2.1。表2.1 實(shí)驗(yàn)試劑藥品名稱(chēng)化學(xué)式純度生產(chǎn)廠(chǎng)家聚乙烯醇1799(CH2CHOH)nCP上海精細(xì)化工科技有限公司硼酸鈉Na2B4O710H2OAR江西科技精細(xì)化工廠(chǎng)脲素CH4N2OAR上海試一化學(xué)試劑有限公司甲苯-2,4-二異氰酸酯C9H6N2O2AR上海試一化學(xué)試劑有限公司氫氧化鈉NaOHAR上海實(shí)驗(yàn)試劑有限公司丙酮CH3COCH3AR汕頭市隴西化工有限公司磷酸三丁酯CH2=CHCOOC4H9CP上?；瘜W(xué)試劑供應(yīng)五聯(lián)化工廠(chǎng)六偏磷酸鈉(NaPO3)6AR上海試一化學(xué)試劑有限公司鈦白粉TiO2AR汕頭市隴西化工有限公司立德粉 ZnSBaSO4AR無(wú)錫市澤輝化工有限公司滑石粉Mg3Si4O10(OH)2AR南昌市明瑞化工有限公司輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3AR上海市奉賢試劑廠(chǎng)2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器詳見(jiàn)表2.2。表2.2 實(shí)驗(yàn)儀器儀器名稱(chēng)型號(hào)生產(chǎn)廠(chǎng)家調(diào)溫恒溫電熱套HDM500上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱1011BS上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠(chǎng)數(shù)顯恒溫水浴鍋HH2國(guó)華電器有限公司無(wú)極恒速攪拌器D2鞏義市英谷予華儀器廠(chǎng)電子天平PL203海特勒（上海）儀器有限公司旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)NDJ7上海天平儀器廠(chǎng)秒表4504廣州麥斯卡發(fā)展有限公司初粘性測(cè)試儀QTG上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司漆膜附著力試驗(yàn)儀QFZ天津永利達(dá)材料試驗(yàn)機(jī)有限公司2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.2.1 以脲素為交聯(lián)劑制備107涂料122.2.1.1正交實(shí)驗(yàn)表的確定13實(shí)驗(yàn)選擇粘度為主要參考指標(biāo)，采用四個(gè)不同的反應(yīng)因素作為正交實(shí)驗(yàn)表的四個(gè)因素，分別為：A反應(yīng)溫度（）；B反應(yīng)時(shí)間（min）；C交聯(lián)劑與聚乙烯醇（PVA）的摩爾比。每個(gè)因素?cái)M定3個(gè)水平(見(jiàn)表2.3)，選用L4(23)正交表進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)表2.4）。表2.3 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表因素水平A反應(yīng)溫度（）B反應(yīng)時(shí)間（min）C交聯(lián)劑與聚乙烯醇（PVA）的摩爾比175201.2:1285301.5:1L4(23)正交實(shí)驗(yàn)因素表如表2.4所示表2.4L4(23)正交實(shí)驗(yàn)因素表實(shí)驗(yàn)號(hào)列號(hào)ABC11112122321242212.2.1.2 107膠的制備向裝有電動(dòng)攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中加入92ml的去離子水，攪拌下慢慢加入8.0g聚乙烯醇（PVA）。逐步升溫至A，攪拌溶解。溶解后加入濃鹽酸，調(diào)至PH值為C,繼續(xù)保溫A，加入Dg交聯(lián)劑硼酸鈉，反應(yīng)Bmin,反應(yīng)結(jié)束后降溫至約60，慢慢滴加30%的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)反應(yīng)液至PH值7.07.5。撤去熱源，繼續(xù)攪拌片刻即可。2.2.1.3 107涂料的制備在一燒杯中取2.2.1.2中制得107膠50g，分別加入1.0g六偏磷酸鈉、1.4g鈦白粉、2.8g立德粉、2.8g滑石粉、15.0g輕質(zhì)碳酸鈣、0.1g磷酸三丁酯，攪拌混勻，即得107涂料。測(cè)所得涂料的粘度作為主要參考指標(biāo)，確定最佳實(shí)驗(yàn)條件。2.2.1.4 107涂料性能的研究在最佳實(shí)驗(yàn)條件下重復(fù)2.2.1.2，2.2.1.3步驟，測(cè)試涂料的附著力、初粘性、表干時(shí)間、成膜性、粘度、固含量等參數(shù)。2.2.2 以硼酸鈉為交聯(lián)劑制備107涂料14-152.2.2.1 107膠的制備在電加熱爐上，向裝有電動(dòng)攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中加入92ml的去離子水，攪拌下慢慢加入8.0g聚乙烯醇（PVA）。逐步升溫至95以上，攪拌溶解。溶解后將三口燒瓶移至恒溫水浴鍋中，加入適量5%的NaOH溶液，調(diào)至PH值為7左右,反應(yīng)溫度控制在70左右，分別加入0.01g、0.02g、0.03g、0.04g、0.05gNa3BO3為交聯(lián)劑，反應(yīng)60min,反應(yīng)結(jié)束后降溫至約50，撤去熱源，繼續(xù)攪拌片刻即可。五組實(shí)驗(yàn)編號(hào)分別為0.01%號(hào)、0.02%號(hào)、0.03%號(hào)、0.04%號(hào)、0.05%號(hào)。2.2.2.2 107膠的性能測(cè)試分別測(cè)試0.01%號(hào)、0.02%號(hào)、0.03%號(hào)、0.04%號(hào)、0.05%號(hào)涂料的附著力、初粘性、表干時(shí)間、成膜性、粘度、固含量等參數(shù)，繪制曲線(xiàn)，確定最佳配比。2.2.2.3 107涂料的性能測(cè)試選取最佳配比實(shí)驗(yàn)條件下的107膠50g，分別加入1.0g六偏磷酸鈉、1.4g鈦白粉、2.8g立德粉、2.8g滑石粉、15.0g輕質(zhì)碳酸鈣、0.1g磷酸三丁酯，攪拌混勻，即得107涂料，重復(fù)2.2.2.2實(shí)驗(yàn)操作步驟。2.2.3 以異氰酸酯為交聯(lián)劑制備107涂料15-192.2.3.1 107膠的制備在電加熱爐上，向裝有電動(dòng)攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中加入92ml的去離子水，攪拌下慢慢加入8.0g聚乙烯醇（PVA）。逐步升溫至95以上，攪拌溶解。溶解后將三口燒瓶移至恒溫水浴鍋中，加入適量5%的溶NaOH液，調(diào)至PH值為7左右,反應(yīng)溫度控制在50左右，分別加入0.03g、0.05g、0.1g、0.2g、0.3g甲苯-2,4-二異氰酸酯交聯(lián)劑，反應(yīng)90min,反應(yīng)結(jié)束后降溫至約30，撤去熱源，繼續(xù)攪拌片刻即可。五組實(shí)驗(yàn)編號(hào)分別為0.03%號(hào)、0.05%號(hào)、0.1%號(hào)、0.2%號(hào)、0.3%號(hào)。（注：0.1%號(hào)實(shí)驗(yàn)加入適量丙酮考察丙酮對(duì)反應(yīng)體系的影響。）2.2.3.2 107膠的性能測(cè)試分別測(cè)試0.03%號(hào)、0.05%號(hào)、0.1%號(hào)、0.2%號(hào)、0.3%號(hào)涂料的附著力、初粘性、表干時(shí)間、成膜性、粘度、固含量等參數(shù)，繪制曲線(xiàn)，確定最佳配比。2.2.3.3 107涂料的性能測(cè)試選取最佳配比實(shí)驗(yàn)條件下的107膠50g，分別加入1.0g六偏磷酸鈉、1.4g鈦白粉、2.8g立德粉、2.8g滑石粉、15.0g輕質(zhì)碳酸鈣、0.1g磷酸三丁酯，攪拌混勻，即得107涂料，重復(fù)2.2.3.2實(shí)驗(yàn)操作步驟。3 結(jié)果與討論3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果處理3.1.1 脲素體系表3.1：正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表實(shí)驗(yàn)號(hào)列號(hào)粘度（mpa.s)A（）B（min）C：配料比175201.21810275301.53210385201.52710485301.25710表3.2：實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)分析表試驗(yàn)號(hào)因素ABC504575848959/22522.537.5/24144.529.5極差R16228優(yōu)化條件A2B2C1最佳實(shí)驗(yàn)方案：B2A2C1在最佳實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)得的實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下表3.3（注：初粘性采用15號(hào)鋼球、30夾角）：表3.4：各項(xiàng)性能測(cè)試表附著力初粘性表干時(shí)間成膜性粘度六級(jí)24047min一般63mpa.s固含量測(cè)試如下表3.5：固含量測(cè)試表面皿質(zhì)量M皿膠體質(zhì)量M1灼燒后質(zhì)量M2固含量8.590g2.585g8.989g84.6%3.1.2 硼酸鈉體系以硼酸鈉為交聯(lián)劑制備的107膠的各項(xiàng)性能如下表3.6表3.6以硼酸鈉為交聯(lián)劑的各項(xiàng)性能測(cè)試性能實(shí)驗(yàn)號(hào)0.01%0.02%0.03%0.04%0.05%附著力二級(jí)二級(jí)二級(jí)三級(jí)三級(jí)初粘性93420927842173246表干時(shí)間2h20min2h30min2h30min3h3h30min成膜性一般較好較好最好較好粘度12100mpa.s26100mpa.s33100mpa.s59100mpa.s36100mpa.s固含量性能測(cè)試表面皿質(zhì)量M皿9.017g9.561g8.614g8.968g8.581g膠體質(zhì)量M12.382g3.349g2.269g4.181g4.804g灼燒后質(zhì)量M29.232g9.885g8.822g9.317g8.990g固含量91.0%90.3%90.8%91.7%91.5%圖3.7初粘性曲線(xiàn)圖3.8表干時(shí)間曲線(xiàn)圖3.9粘度曲線(xiàn)圖3.10固含量曲線(xiàn)3.1.3 異氰酸酯體系以甲苯-2,4-二異氰酸酯為交聯(lián)劑制備的107膠的各項(xiàng)性能如下表3.11表3.11以甲苯-2,4-二異氰酸酯為交聯(lián)劑的各項(xiàng)性能測(cè)試性能實(shí)驗(yàn)號(hào)0.03%0.05%0.1%0.2%0.3%附著力三級(jí)二級(jí)一級(jí)一級(jí)二級(jí)初粘性5211137342325281333表干時(shí)間2h50min3h3h20min4h6h成膜性一般較好最好較好較好粘度5100mpa.s16.5100mpa.s38100mpa.s20100mpa.s9100mpa.s固含量性能測(cè)試表面皿質(zhì)量M皿9.691g8.742g8.160g8.472g8.091g膠體質(zhì)量M12.131g2.655g2.301g1.901g2.795g灼燒后質(zhì)量M28.886g9.026g8.263g8.696g8.298g固含量90.8%89.3%95.5%88.2%92.5%圖3.12初粘性曲線(xiàn)圖3.13表干時(shí)間曲線(xiàn)圖3.14粘度曲線(xiàn)圖3.15固含量曲線(xiàn)3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的討論3.2.1 脲素體系由表3.13.5可知：以脲素作為交聯(lián)劑所制得的107膠的粘度都不是特別的大，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下所得107涂料的粘度也只有63mpa.s，再者，所得涂料的附著力、初粘性、表干時(shí)間、成膜性、固含量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)都不甚理想，究其原因，我想是因?yàn)殡逅胤肿咏Y(jié)構(gòu)式上的羰基活性不高，無(wú)法充分與聚乙烯醇進(jìn)行進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)所致，所以可以得出，脲素不適合作為107涂料的反應(yīng)交聯(lián)劑。3.2.1 硼酸鈉體系由圖表3.63.10可以知道：以硼酸鈉作為交聯(lián)劑所制得的107膠在粘度、附著力、初粘性、表干時(shí)間、成膜性、固含量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)上都是很理想的，這是因?yàn)榧尤塍w系中的硼酸鈉水解后會(huì)生成硼酸，其作用是使PVA分子中的OH基團(tuán)與硼酸分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，硼酸的BO鍵斷裂，與聚乙烯醇形成CBO鍵，從而使聚乙烯醇分子得以交聯(lián)，再者，高活性的Na+也可以加速交聯(lián)反應(yīng)，所以制得的107膠的性能都較為優(yōu)異。圖 3.8中表干時(shí)間是隨著交聯(lián)劑含量的上升而逐步增加的，而圖 3.7、3.9、3.10都顯示，所得107膠的粘度、初粘性和固含量都在0.04%時(shí)達(dá)到最大值，如再增加交聯(lián)劑的的含量則會(huì)有所遞減、由于Na+含量過(guò)高，實(shí)驗(yàn)中也會(huì)出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象。所以，0.04%號(hào)實(shí)驗(yàn)所制得的107膠是最理想的。3.2.3 異氰酸酯體系由圖表3.113.15可以知道：以甲苯-2,4-二異氰酸酯作為交聯(lián)劑所制得的107膠在粘度、附著力、初粘性、表干時(shí)間、成膜性、固含量等實(shí)驗(yàn)參數(shù)上也都比較理想的。但是，除了加入丙酮的0.1%號(hào)實(shí)驗(yàn)，其它實(shí)驗(yàn)所得107膠都是略微帶棕黃色甚至是紅色。由于以水為溶劑,交聯(lián)劑TDI與水反應(yīng)生成甲苯二胺和脲,該反應(yīng)產(chǎn)物很容易被氧化成醌,而使粘合劑帶棕黃色9。而圖 3.12、3.14、3.15都顯示，所得107膠的粘度、初粘性和固含量都在0.1%時(shí)達(dá)到最大值，而成膜性、附著力等定性實(shí)驗(yàn)也都證明，加入丙酮的0.1%號(hào)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的性能最好，這些都是因?yàn)槿舨患尤氡?，異氰酸酯與水會(huì)發(fā)生反應(yīng)，而且反應(yīng)溫度越高，由于拉平效應(yīng)，異氰酸酯與水反應(yīng)的速率會(huì)逐漸接近與主要成膜物質(zhì)聚乙烯醇的反應(yīng)速率，但是加入丙酮之后，由于異氰酸酯與丙酮能夠互溶而且丙酮也極易溶于水中，所以它與水反應(yīng)的趨勢(shì)會(huì)大大降低。因此可以得出結(jié)論，丙酮有助于異氰酸酯發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，0.10%號(hào)實(shí)驗(yàn)所制得的107膠最理想。4 結(jié)論(1)脲素分子式上的羰基活性不高，不適合做107涂料的交聯(lián)劑。(2)硼酸鈉分子式中的BO結(jié)構(gòu)和高活性的Na+有助于加速制備107膠的交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)體系中硼酸鈉的百分含量為0.04%時(shí)所制得的107膠的性能最優(yōu)，但當(dāng)體系中硼酸鈉的百分含量大于0.05%時(shí)會(huì)出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象。(3)異氰酸酯（和丙酮聯(lián)用）非常適合做制備107膠的交聯(lián)劑，丙酮的加入可減緩交聯(lián)反應(yīng)中拉平效應(yīng)的趨勢(shì)，所得產(chǎn)品的粘度、附著力、初粘性、表干時(shí)間、成膜性、固含量都非常合適，異氰酸酯的百分含量在0.1%時(shí)制得的107涂料性能最好。(4)同樣作為交聯(lián)劑，與異氰酸酯相比，使用硼酸鈉作交聯(lián)劑所得產(chǎn)物在粘度、初粘性等實(shí)驗(yàn)參數(shù)上優(yōu)于異氰酸酯，但它在固含量、成膜性、附著力等方面卻不如異氰酸酯所得產(chǎn)物，特別是在成膜性上，加入丙酮的0.1%號(hào)實(shí)驗(yàn)的成膜性是所有實(shí)驗(yàn)中做好的，因此，異氰酸酯最適合替代甲醛，作為107無(wú)醛涂料的反應(yīng)交聯(lián)劑、且百分含量在0.1%左右。參考文獻(xiàn)1 莊義.為什么要淘汰107涂料J. 中國(guó)涂料.1999,4:44-46.2 張占柱，趙雅琴，靳明君 等.改性107膠的制備研究J.河北化工學(xué)院報(bào),1994,18(20):61-63.3 梁柏林,周民杰.環(huán)保型DAS-PVA建筑膠粘劑的制備J. 新型建筑材料.2007,57(2):57-59.4 曾麗娟,藍(lán)仁華.改性聚乙烯醇內(nèi)墻涂料的研制J.化學(xué)建材,2005,21(2):14-16.5 劉義,王洪艷,萬(wàn)建華 等.環(huán)保型水性涂料的研制J.化學(xué)世界,2004,4:189-192.6 柯麗軍,黃仕鋒.聚乙烯醇縮甲醛的研制J.貴州化工,2005,30(5):17-24.7 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張27電子文檔38畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度登記表4綜合評(píng)定成績(jī)指導(dǎo)教師（簽字）：歸檔責(zé)任人（簽字）：2010年6月25日學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請(qǐng)的論文或成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期：導(dǎo)師簽名： 日期：25