1058-107無醛涂料的制備與研究（只有說明書）,涂料,制備,研究,鉆研,只有,說明書,仿單 1本設(shè)計(jì)已經(jīng)通過答辯，如果需要圖紙請(qǐng)聯(lián)系QQ 251133408 另專業(yè)團(tuán)隊(duì)代做畢業(yè)設(shè)計(jì)，質(zhì)量速度有保證。1 前言1.1 107 無醛涂料簡(jiǎn)介107 涂料是上世紀(jì) 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(jì) 60 年代我國(guó)就有了乳膠漆的生產(chǎn)技術(shù),但由于 107 涂料以價(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)縮醛類膠水中游離甲醛揮發(fā)量的限制越來越嚴(yán)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(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，研制新型無毒害的 107 涂料已是 107 涂料市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。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(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涂料2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(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，需要尋找新的無醛方式來對(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)，水被氫鍵截留在無定型區(qū)和結(jié)晶區(qū)。在無定型區(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，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 B—O 鍵斷裂，與聚乙烯醇形成—C —B—O—鍵，從而使聚乙烯醇分子3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 TDI 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、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、酮類、鹵代烴類溶劑。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、苯類溶劑、固化劑中游離4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)境污染越來越受到人類的重視，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 等人通過高分子電解滴定和膠質(zhì)滴定等方法 [10]來改性涂料中游離甲醛的含量; Huining Xiao 等人通過添加纖維來改性涂料 [11]。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(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)用范圍越來越受到限制。選用無毒無害的交聯(lián)劑來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)鍵的問題。本文采用三種不同種類的交聯(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 無醛涂料并測(cè)定其基本力學(xué)性能；(3) 通過比較確定最佳交聯(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)鍵問題。5(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)試劑詳見表2.1。表2.1 實(shí)驗(yàn)試劑藥品名稱 化學(xué)式 純度 生產(chǎn)廠家聚乙烯醇1799 (CH2CHOH)n CP 上海精細(xì)化工科技有限公司硼酸鈉 Na2B4O7·10H2O AR 江西科技精細(xì)化工廠脲素 CH4N2O AR 上海試一化學(xué)試劑有限公司甲苯-2,4-二異氰酸酯 C9H6N2O2 AR 上海試一化學(xué)試劑有限公司氫氧化鈉 NaOH AR 上海實(shí)驗(yàn)試劑有限公司丙酮 CH3COCH3 AR 汕頭市隴西化工有限公司磷酸三丁酯 CH2=CHCOOC4H9 CP 上?；瘜W(xué)試劑供應(yīng)五聯(lián)化工廠六偏磷酸鈉 (NaPO3)6 AR 上海試一化學(xué)試劑有限公司鈦白粉 TiO2 AR 汕頭市隴西化工有限公司立德粉 ZnS·BaSO4 AR 無錫市澤輝化工有限公司6滑石粉 Mg3[Si4O10](OH)2 AR 南昌市明瑞化工有限公司輕質(zhì)碳酸鈣 CaCO3 AR 上海市奉賢試劑廠2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器詳見表2.2。表2.2 實(shí)驗(yàn)儀器儀器名稱 型號(hào) 生產(chǎn)廠家調(diào)溫恒溫電熱套 HDM–500 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 101–1–BS 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠數(shù)顯恒溫水浴鍋 HH–2 國(guó)華電器有限公司無極恒速攪拌器 D–2 鞏義市英谷予華儀器廠電子天平 PL–203 海特勒（上海）儀器有限公司旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì) NDJ–7 上海天平儀器廠秒表 4504 廣州麥斯卡發(fā)展有限公司初粘性測(cè)試儀 QT–G 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72.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.2.1 以脲素為交聯(lián)劑制備 107 涂料 [12]2.2.1.1 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(見表 2.3)，選用 L4(23)正交表進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)（見表 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1 75 20 1.2:12 85 30 1.5:1L4(23)正交實(shí)驗(yàn)因素表如表2.4所示表2.4L 4(23)正交實(shí)驗(yàn)因素表列號(hào)實(shí)驗(yàn)號(hào)A B C1 1 1 12 1 2 23 2 1 24 2 2 12.2.1.2 107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，8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 7.0～7.5。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 [14-15]2.2.2.1 107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、0.05gNa 3BO3 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，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 [15-19]2.2.3.1 107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9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，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)表列號(hào)實(shí)驗(yàn)號(hào)A（℃） B（ min） C：配料比粘度（mpa.s)1 75 20 1.2 18×102 75 30 1.5 32×103 85 20 1.5 27×104 85 30 1.2 57×10表 3.2：實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)分析表試驗(yàn)號(hào)因素 A B CⅠ 50 45 75Ⅱ 84 89 5910Ⅰ/2 25 22.5 37.5Ⅱ/2 41 44.5 29.5極差 R 16 22 8優(yōu)化條件 A2 B2 C1最佳實(shí)驗(yàn)方案：B 2>A2>C1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) 2′40″ 47min 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8.590g 2.585g 8.989g 84.6%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 9′34″ 20′9″ 27′8″ 42′17″ 32′46″11表干時(shí)間 2h20min 2h30min 2h30min 3h 3h30min成膜性 一般 較好 較好 最好 較好粘度 12×100mpa.s 26×100mpa.s 33×100mpa.s 59×100mpa.s 36×100mpa.s表面皿質(zhì)量 M 皿 9.017g 9.561g 8.614g 8.968g 8.581g膠體質(zhì)量M1 2.382g 3.349g 2.269g 4.181g 4.804g灼燒后質(zhì)量 M2 9.232g 9.885g 8.822g 9.317g 8.990g固含量性能測(cè)試固含量 91.0% 90.3% 90.8% 91.7% 91.5%圖 3.7 初粘性曲線12圖 3.8 表干時(shí)間曲線圖 3.9 粘度曲線圖 3.10 固含量曲線133.1.3 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 5′21″ 11′37″ 34′23″ 25′28″ 13′33″表干時(shí)間 2h50min 3h 3h20min 4h 6h14成膜性 一般 較好 最好 較好 較好粘度 5×100mpa.s 16.5×100mpa.s 38×100mpa.s 20×100mpa.s 9×100mpa.s表面皿質(zhì)量 M 皿 9.691g 8.742g 8.160g 8.472g 8.091g膠體質(zhì)量M1 2.131g 2.655g 2.301g 1.901g 2.795g灼燒后質(zhì)量 M2 8.886g 9.026g 8.263g 8.696g 8.298g固含量性能測(cè)試固含量 90.8% 89.3% 95.5% 88.2% 92.5%圖 3.12 初粘性曲線15圖 3.13 表干時(shí)間曲線圖 3.14 粘度曲線16圖 3.15 固含量曲線173.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的討論3.2.1 脲素體系由表 3.1～3.5 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 3.6～3.10 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 B—O 鍵斷裂，與聚乙烯醇形成— C—B—O—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 3.11～3.15 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)18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B —O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.[9] 方禹聲,朱呂民 等編.聚氨酯泡沫塑料[N].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1984:12~25.[10] Pedram Fatehi,Huining Xiao.Adsorption characteristics of cationic-modified poly (vinyl alcohol) on cellulose fibers–A qualitative analysis[J].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 adsorption[J].Carbohydrate Polymers,2010,79(2):423-428.[12] 張健,王克明.低甲醛含量脲醛樹脂粘合劑的合成方法研究[N].研究報(bào)告及專論,2007,28(1)：41-43.[13] 謝文勝.正交試驗(yàn)研制改性聚乙烯醇縮醛膠[J] .天津化工， 1995,4:4-5.19[14] 夏赤丹,余漢年,張春玲 .三苯基甲烷三異氰酸酯和硼砂交聯(lián)聚乙烯醇水性粘合劑[J] .化學(xué)研究與應(yīng)用,2003,15(5):731-735.[15] 夏赤丹 ,張春玲 ,吳望喜 等.甲苯二異氰酸酯和硼砂交聯(lián)聚乙烯醇環(huán)保乳膠的研究[J] .新型建筑材料,2003,4:12-14.[16] 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.[17] 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] .高分子材料科學(xué)與工程，2000,16(3):32-35.[18] 夏赤丹 ,張春玲 ,余漢年 等.甲苯二異氰酸酯和泡花堿交聯(lián)聚乙烯醇類建筑膠水的研究[J] .化學(xué)建材,2003,2:36-39.[19] 夏赤丹,余漢年,張雄杰 .甲苯二異氰酸酯和硼砂交聯(lián)改性聚乙烯醇膠水的研究[J] .膠體與聚合物，1999，17（3）：12-14 ..致 謝值此論文完成之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師熊聯(lián)明老師對(duì)我的諄諄教誨和熱情鼓勵(lì)表示衷心的感謝。導(dǎo)師對(duì)我學(xué)習(xí)上的激勵(lì)和生活上的關(guān)懷，令我感激不盡。導(dǎo)師的淵博知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)將使我終身受益。在我學(xué)士論文工作期間，得到了南昌航空大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院老師、同學(xué)的大力支持和幫助。在此，我向他們致以誠(chéng)摯的謝意。借此機(jī)會(huì)向我的家人特別是我的父母表示衷心的感謝，正是他們四年以來的默默支持才使我更加順利地完成學(xué)業(yè)。最后，感謝在百忙之中抽出時(shí)間來審閱本論文的專家教授！向順成2010 年 6 月 9 日20