1058-107無醛涂料的制備與研究（只有說明書）

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 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 06023317學 生 姓 名 向順成指 導 教 師 熊聯(lián)明教授填 表 日 期 2010 年 3 月 21 日11、選題的依據及意義1、1 選題依據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—甲醛。傳統(tǒng) 107 涂料的主要成膜物質—107 膠的生產,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 膠的生產制備過程中選用某種交聯(lián)物質來替代傳統(tǒng)的甲醛，使得 107 膠中完全不含有甲醛這一有毒物質，在生產源頭將甲醛這一有毒物質去除，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（PVA）在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 [3-7]，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2料品種多，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、國內外研究概況及發(fā)展趨勢國內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，不達標的涂料產品不再允許生產；自 2010 年 7 月 1 日起，不達標的產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（VOC）的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、使用中的揮發(fā)物質是主要的環(huán)境污染源之一，因此，減少有機揮發(fā)物的含量已經成為國外建筑涂料發(fā)展的總趨勢。目前，國內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滴定等方法 [9]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 [10]。目前取代甲醛用別的物質作交聯(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、研究內容及實驗方案3.1 實驗研究內容由于目前市場上絕大多數 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L9(34)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、固含量等實驗參數來確定哪種物質來作3為交聯(lián)劑最佳。3.2 實驗方案3.2.1 儀器與藥品儀器：電動攪拌機，恒溫水浴鍋，涂-4 粘度計，秒表，三口瓶（250ml） ，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，輕質碳酸鈣，磷酸三丁酯，六偏磷酸鈉，無機顏料。3.2.2 正交實驗表的確定 [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（min） ；C—反應 PH 值；D—交聯(lián)劑與聚乙烯醇（PVA）的摩爾比。每個因素擬定 3 個水平(見表 1)，選用L9(34)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（min）C交聯(lián)劑與聚乙烯醇（PVA）的摩爾比1 75 20 1.2:12 85 30 1.5:1L9(34)正交實驗因素表如表2所示表2 L9(34)正交實驗因素表列號實驗號A B C1 1 1 12 1 2 23 2 1 24 2 2 13.2.3 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攪拌器、滴液漏斗和溫度計的三口燒瓶中加入 92ml 的去離子水，4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，調至 PH 值為 C,繼續(xù)保溫 A℃，加入 Dg 交聯(lián)劑硼酸鈉，反應 Bmin,反應結束后降溫至約 60℃，慢慢滴加 30%的氫氧化鈉溶液，調節(jié)反應液至 PH 值7.0～7.5。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 輕質碳酸鈣、0.1g 磷酸三丁酯，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。3.2.3.3 107 涂料性能的研究在最佳實驗條件下重復 3.2.3.1，3.2.3.2 步驟，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。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 3.2.3 中所有步驟制取 107 涂料，獲取實驗參數。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 3.2.3 中所有步驟制取 107 涂料，獲取實驗參數。四、目標、主要特色及工作進度4.1 目標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)物質的交聯(lián)劑。4.2 主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。4.3 工作進度1、查找相關的外文資料并選擇翻譯 2009.12.08~2009.12.182、撰寫開題報告、論文(設計)前期準備 2009.12.18~2009.12.283、調查、研究、實驗和撰寫論文或設計 2010.1.04~2010.06.01 4、論文或設計定稿 2010.06.05~2010.06.095、主審教師評定論文(設計) 2010.06.10~2010.06.16 6、論文答辯 2010.06.20 左右五、參考文獻5[1] 莊義.為什么要淘汰 107 涂料[J] . 中國涂料.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].河北化工學院報,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,藍仁華.改性聚乙烯醇內墻涂料的研制[J] .化學建材 ,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].化學工程師,2000,(8):26-27.[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.[11] 謝文勝.正交試驗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.低甲醛含量脲醛樹脂粘合劑的合成方法研究[N].研究報告及專論,2007,28(1)：41-43.[13] 李堅,戴文杰.水分散性異氰酸酯交聯(lián)劑的合成與性能初探 [J].江蘇石油化工院學報,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.