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無醛涂料
制備
研究
無醛涂料的制備
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無醛涂料的制備與研究【無CAD圖】,無醛涂料,制備,研究,無醛涂料的制備
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畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目 107 無醛涂料的制備與研究 專 業(yè) 名 稱 材料化學 班 級 學 號 學 生 姓 名 指 導 教 師 填 表 日 期 2010 年 3 月 21 日 1 一、 選題的依據(jù)及意義 1、 1 選題依據(jù) 107 涂料是上世紀 80 年代初期開發(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 60 年代我國就有了乳膠漆的生產(chǎn)技術 ,但由于 107涂料以價格低廉適應了當時的社會發(fā)展水平和人民生活的要求 ,所以曾風靡一時 ,占據(jù)了我國建筑涂料的大部分市場。 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 ,進行醇醛縮合反應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 ,與甲醛反應時反應阻力很大 ,通常條件下很難與甲醛反應完全 1,這樣大量的致癌物質(zhì)甲醛 就會殘留在 107 膠中 ,當 107 膠用作 107涂料的主要成膜物質(zhì)時 ,107 膠中的未反應甲醛就全留在 107 涂料中，危害人們的健康。目前市場上的 107 涂料絕大部分都含有甲醛這一有毒、有害成分，因此，研制新型無毒害的 107 涂料已是 107 涂料市場發(fā)展的必然趨勢。 無醛 107 涂料即是在 107 膠的生產(chǎn)制備過程中選用某種交聯(lián)物質(zhì)來替代傳統(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 涂料完全適應市場的需要，亦符合國家的環(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 80 年代開始，在我國建筑工程上一直得到廣泛應用。但由于涂料的耐寒性差、游離甲醛含量高，其應用范圍受到很大限制 2。聚乙烯醇（ 酸性條件下與甲醛反應生成的聚乙烯醇縮甲醛膠，因具有粘接力強、黏度大、成本低廉等優(yōu)點，也曾在建筑裝飾裝修中廣泛應用。隨著人們環(huán)保意識的增強，國家對縮醛類膠水中游離甲醛揮發(fā)量的限制越來越嚴格。近年來人們?yōu)榻档涂s醛類膠水中游離甲醛揮發(fā)做了大量工作，并取得了一定進展 3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，價格低等優(yōu)點，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涂料的耐水性是建筑涂料行業(yè)迫切需要解決的問題。目前普遍采用化學改性的方法，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，都存在一定問題，改性工藝復雜，可操作性差，引入原材料品種多， 2 成本高。因此，需要尋找新的無醛 方式來對 107 涂料進行改性。 目前市場上的對 107 涂料的需求量還是非常之大的，但其甲醛含量已嚴重阻礙了它的發(fā)展， 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 國內(nèi)這幾年涂料市場的發(fā)展非常迅猛，但國家對其環(huán)保要求也是越來越高。據(jù) 筆者 了解，水性涂料國家標準自實施之日起，不達標的 涂料 產(chǎn)品不再允許生產(chǎn)；自 2010 年 7 月 1 日起，不達標的產(chǎn)品不再允許在市場上銷售。從 2010 年 5 月份起，由環(huán)境保護部頒布的涂料環(huán)境標準環(huán)境標志產(chǎn)品技術要求防水涂料正式實施。水性涂料國家標準規(guī)定：不得人為向防水涂料中添加乙二醇醚及其酯類、鄰苯二甲酸酯、 二元胺、烷基酚聚氧乙烯醚、支鏈十二烷基苯磺酸鈉 、 烴類、酮類、鹵代烴類溶劑。同時，水性涂料國家標準對揮發(fā)性有機化合物、放射性、甲醛、苯、苯類溶劑、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。 在國外，環(huán)境保護已成為一項重中之重的事業(yè)。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染越來越受到人類的重視，各國政府都相繼制定了有關法規(guī)，美國從 66 項法規(guī)發(fā)展到現(xiàn)在的 1113 項法規(guī)，對建筑涂料的有機揮發(fā)物（ 限制作出了更為明確的規(guī)定。其有機揮發(fā)物含量從 100mg/l 限定到 50mg/l。日本和歐美國家也都在環(huán)保法規(guī)上對有機 揮發(fā)物含量給出了限定標準，世界環(huán)保的要求和呼聲，使涂料的開發(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，減少有機揮發(fā)物的含量已經(jīng)成為國外建筑涂料發(fā)展的總趨勢。 目前，國內(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中通過高縮醛化等方法使得 107涂料中游離甲醛的含量 人通過高分子電解滴定和膠質(zhì)滴定等方法 9來改性涂料中游離甲醛的含量 ; 人通過添 加纖維來改性涂料 10。目前取代甲醛用別的物質(zhì)作交聯(lián)劑來制備 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，都存在一定問題，比如：改性工藝復雜，可操作性差，引人原材料品種多，成本高，等等。 三、研究內(nèi)容及實驗方案 驗研究內(nèi) 容 由于目前市場上絕大多數(shù) 107 涂料都含有甲醛，實驗試圖找到一種交聯(lián)劑來代替它。 實驗中 擬選取硼酸鈉 、異氰酸酯、脲醛等作為交聯(lián)劑，通過采用正交表4)進行正交試驗設計獲得最佳實驗條件 11。再通過測定在最佳實驗條件下的表干時間、粘度、附著力、 抗沖擊強度、固含量等實驗參數(shù)來確定哪種物質(zhì)來作為 3 交聯(lián)劑最佳。 驗方案 器與藥品 儀器：電動攪拌機，恒溫水浴鍋，涂 度計，秒表，三口瓶（ 250臺秤，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，無機顏料。 交實驗表的確定 11 實驗選擇附著力為主要參考指標，采用四個不同的反應因素作為正交實驗表的四個因素，分別為： A 反應溫度（）； B 反 應時間（ C 反應 ；D 交聯(lián)劑與聚乙烯醇（ 摩爾比。 每個因素擬定 3 個水平 (見表 1)，選用4)正交表 進行正交實驗（見表 2）。 表 1 正交實驗因素水平表 因素 水平 A 反應溫度（） B 反應時間（ C 交聯(lián)劑與聚乙烯醇（ 摩爾比 1 75 20 2 85 30 4)正交實驗因素表如表 2所示 表 2 4)正交實驗因素表 實驗號 列號 A B C 1 1 1 1 2 1 2 2 3 2 1 2 4 2 2 1 硼酸鈉為交聯(lián)劑制備 107涂料 07膠的制備 向裝有電動攪拌器、滴液漏斗和溫度計的三口燒瓶中加入 92去離子水， 4 攪拌下慢慢加入 乙烯醇（ 逐步升溫至 A，攪拌溶解。溶解后加入濃鹽酸，調(diào)至 為 C,繼續(xù)保溫 A，加入 聯(lián)劑硼酸鈉，反應 應結(jié)束后降溫至約 60，慢慢滴加 30%的氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)反應液至 去熱源，繼續(xù)攪拌片刻即可。 07涂料的制備 在一燒杯中取 制得 107 膠 50g， 分別加入 偏磷酸鈉、 白粉、 德粉、 石粉、 質(zhì)碳酸鈣、 酸三丁酯，攪拌混勻，即得 107 涂料。 測所得涂料的附著力作為主要參考指標，確定最佳實驗條件。 07 涂料性能的研究 在最佳實驗條件下重復 驟，測試涂料的附著力、表干時間、粘度、抗沖擊強度、固含量等參數(shù)。 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 所有步驟制取 107 涂料，獲取實驗參數(shù)。 脲醛為交聯(lián) 劑制取 107 涂料 13以脲醛為交聯(lián)劑，重復 所有步驟制取 107 涂料，獲取實驗參數(shù)。 四、目標、主要特色及工作進度 標 1、 確定 107 涂料正交實驗的最佳實驗條件。 2、 在不影響傳統(tǒng) 107 涂料基本性能的基礎上，找到一種能夠替代甲醛作為交聯(lián)物質(zhì)的交聯(lián)劑。 要特色 本文旨在 通過正交實驗確定 合理 的實驗方法來制備 107 涂料，完全不用甲醛而采用別的無污染環(huán)保型的交聯(lián)劑是本課題的主要特色。 作進度 1、 查找相關的外文資料并選擇翻譯 、 撰寫開題報告、論文 (設計 )前期準備 、 調(diào)查、研究、實驗和撰寫論文或設計 4、 論文或設計定稿 、 主審教師評定論文 (設計 ) 6、 論文答辯 右 五、參考文獻 1 莊義 07 涂料 J. 中國涂料 :44 5 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 院報 ,1994,18(20):613 梁 柏 林 , 周民杰 . 環(huán) 保 型 筑 膠 粘 劑 的 制 備 J. 新 型 建 筑 材料 7(2):574 曾麗娟 ,藍仁華 J2005,21(2):145 劉義 ,王洪艷 ,萬建華 等 J2004,4:1896 柯麗軍 ,黃仕鋒 J2005,30(5):177 姚興芳 ,郭英 ,賈堤 ,等 J2005(6):418 牛永生 , 牛 曉 玉 ， 劉 德 崢 等 . 改 性 聚
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