1、徐州工業職業技術學院畢業論文（論文）中文名稱：一種新型自潔性外墻涂料english title:a new self deaning wall building coating 班 級：應用化工技術095班 學生姓名： 學號： 指導老師： 職稱：教 授 導師單位：徐州工業職業技術學院化學工程系論文提交日期： 2011年 11 月 11 日 徐州工業職業技術學院畢業設計（論文）任務書 課題名稱 一種新型自潔性外墻涂料 課題性質 畢業專題 班 級 應用化工生產技術 學 號 1 指導老師 導師職稱 教 授 論文真實性承諾及指導老師聲明學生論文真實性承諾本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導教師的指導

2、下，獨立進行研究工作所取得的成果，內容真實可靠，不存在抄襲，造假等學術不端行為。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含其他個人或集體已經發表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人或者集體，均已在文中以明確的法律責任和一切后果。畢業生簽字 ： 日期： 指導教師關于學生論文真實性審核的聲明本人鄭重聲明：已經對學生論文所涉及的內容進行嚴格審核，確定其內容均由學生在本人指導上取得，對他人論文及成果的引用已經明確注明，不存在抄襲等學術不端行為。指導教師簽名: 日期： 中文摘要：本文主要說明一種新型自潔性外墻涂料的制備方法，是以丙烯酸脂類為成膜物質，銅鋅粉為自潔性物質，氧化亞銅為殺菌劑，利用類

3、乳液技術在引發劑作用下的制備過程。以及探討在制備過程中所涉及的工藝技術和變量。 諸如反應時間、溫度、引發劑的量等工藝條件對反應過程的影響程度。反應時間：2h，反應溫度：821abstract： this paper illustrates a kind of new wall paint from cleaning coating preparation methods, acrylic acid is lipid for becoming the membrane material, copper zinc powder for the clean material, cuprous oxi

4、de for microbicides, using the kind of emulsion technology in under the action of initiator preparation process. and to discuss the preparation process involved in technology and variables. such as reaction time, temperature, the quantity of initiator and the process technology conditions on the inf

5、luence degree of the reaction process. response time: 2 h, reaction temperature: 821 關鍵詞：丙烯酸、 自潔性涂料、類乳液技術、引發劑key wordscrylic acid、cleaning coating 、 kind of emulsion technology、initiator目錄摘要4前言7第一章 實驗藥品和儀器的選擇81.1實驗儀器81.2實驗藥品8第二章 實驗過程92.1 金屬粉的混合及表面處理 92.2類乳液的制備92.3混合單體的制備92.4自潔性外墻涂料的制備9第三章 分析與討論93.1單

6、體的選擇103.2類乳液的制備過程1133乳化劑的選擇1134偶聯劑的選擇1135.聚合反應溫度的控制113.6引發劑的添加量對實驗過程的影響1237. 反應時間對實驗過程的影響12第四章 實驗結論與總結 12 4.1單體的選擇124.2類乳液的制備過程1243乳化劑的選擇1244偶聯劑的選擇1245.聚合反應溫度的控制124.6引發劑的添加量對實驗過程的影響1247. 反應時間對實驗過程的影響12致謝 13參考文獻13前言外墻涂料的種類很多，可以分為強力抗酸堿外墻涂料、有機硅自潔抗水外墻涂料、鋼化防水膩子粉、純丙烯酸彈性外墻涂料、有機硅自潔彈性外墻涂料、高級丙烯酸外墻涂料、氟碳涂料、瓷磚專用

7、底漆、瓷磚面漆、高耐候憎水面漆、環保外墻乳膠漆、丙烯酸油性面漆、外墻油霸、金屬漆、內外墻多功能涂料等。隨著社會的發展，人們對涂料的綜合性能提出了越來越高的要求。建筑外墻涂料做為新型建筑材料于傳統的外墻飾面材料相比，具有節能、環保、粘接牢固、色彩豐富、易于更新、施工進度快等優點，在滿足使用功能、美化城市環境方面起到了一定的積極作用。但是過去，我國涂料質量水平偏低，使用23年就出現失光、褪色、剝落、起皮、粉化等老化現象，嚴重影響了外墻裝飾效果。在建筑外墻涂料的施工中，由于對材質、基層處理、施工工藝各方面操作不規范、管理不嚴格，導致部分工程出現涂料涂膜開裂、脫皮、變色等質量通病，給工程整體質量帶來一

8、定的影響。外墻裝飾就像人的衣著和化妝，雖然對結構無影響，但從觀感上對工程的整體形象影響是非常大。由于上述種種原因，外墻涂料在涂刷后，過不了多久有的就變得污濁不堪。所以特別在使用外墻涂料的高大建筑，未來保持整潔，美觀，有的可能需要進行經常性的清洗，而有的過不了幾年就需要重新刷洗一遍；有的高大建筑物為了保持美觀，干脆棄涂料而不用，而是用了瓷磚或者玻璃馬賽克，這樣不僅增加了建筑成本，而且也增加了危險性，并且提高了整體能源工業的消耗。隨著我國住宅產業化和建筑節能的實施，對高耐候自潔外墻涂料的需求越來越大，同時要求這種自清潔外墻涂料具有以下特點：不易附著污染，或者附著的污染物能借助于雨水、風力等外界自然

9、條件被去除。因此，改善建筑外墻的耐沾污性已成為衡量高性能涂料質量的一個重要指標。 本文主要闡述一種新型自潔性涂料的制備過程。首先將導電銅鋅粉和殺菌劑氧化亞銅用有機硅油或石蠟油偶聯劑進行預處理；再用陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑制備水包油型的類乳液；三是用純丙類單體作為成膜物質；四是將預處理過的銅鋅粉與氧化亞銅投入攪拌的類乳液中，升溫到反應溫度，并加入引發劑和成膜物質，待成膜物質滴加完后再加入剩余的用類乳液配制的引發劑的溶液，反應后冷卻出料；五是在制備的基料中加入超細二氧化硅粉，經充分攪拌即得所需的外墻自潔性涂料。有益效果是：涂料透氣好、涂層干燥、不粉化、與底物附著力強。耐霉變能力強，使用壽

10、命長。涂層在任何氣候條件下光鮮如新，免清洗。 1實驗儀器與藥品11. 表1-1 實驗儀器與設備序號儀器名稱規格數量備注水浴鍋臺公用.四口燒瓶ml只球型冷凝管支溫度計-2根攪拌器根塑料量筒100ml10ml只只電子稱2kg臺公用8玻璃棒1只單獨9恒壓低液漏斗250ml1只單獨10布氏漏斗1只公用11燒杯25ml1只單獨12250ml2只13100ml1只14鐵架臺1個單獨12 .表1-2實驗藥品序號藥品名稱規格數量（g）備 注混合單體甲基丙烯酸甲酯工業級29.75藥品均來自藥品中間商的采購甲基丙烯酸丁酯工業級4675丙烯酸丁酯工業級5.95甲基丙烯酸工業級2.555偶聯劑 工業級96引發劑化學純

11、0.47乳化劑工業級0.858聚合介質-水去離子水本院自生產9偶聯劑稀釋劑工業級810銅粉3003.6411鋅3003.6412氧化亞銅3000.722.實驗過程2.1 金屬粉的混合及表面處理預處理液由有機硅油和200#溶劑油按9:8(w)比例配制而成.將銅鋅粉和氧化亞銅粉干混均勻,然后放入預處理液中進行浸泡,浸泡液的容積要大于銅鋅粉的堆積體積.在浸泡的過程中不斷的進行攪拌,約15到20分鐘后,傾慮出預處理液,對預處理過得混合金屬粉進行淋干,待用. 2.2類乳液的制備將稱取的去離子水放入燒杯中，在不斷地攪拌，將配方中的np-11表面活性劑加入水中，攪拌均勻，即得類乳液待用。2.3混合單體的制備

12、將配方中的各丙酸脂類的單體，即得甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸按配比稱量，在燒杯中攪拌混合，待用。2.4自潔性外墻涂料的制備表1-3 實驗條件：反應時間：2h，反應溫度：821，反應壓力：常壓序號物料名稱數量（g）規 格備 注1初始投料1去離子水（純凈水）85純凈水本校產2np-乳化劑0.85工業級外購2有機單體預混合1甲基丙烯酸甲酯29.75工業級外購2甲基丙烯酸丁酯46.75工業級外購3丙烯酸丁酯5.95工業級外購4甲基丙烯酸2.55工業級外購3有機無機復合涂料制備1有機單體混合物88自制現場制備2引發劑0.36化學純外購4補加引發劑1引發劑0.04化學純外購2去離

13、子水（純凈水）10純凈水配方中計量水使用250ml帶攪拌、冷凝冷卻器和球形滴定器的四口燒瓶作為聚合反應器。在四口燒瓶中先加入75g的類乳液，在投入8g經預處理的混合銅粉，插入溫度計0-100刻度的玻璃溫度計，同時在滴定器中加入配方單體混合物85g。邊攪拌，邊加熱升溫到80，此時投入引發劑過硫酸鉀的總量的90%，即0.36g。不斷地滴加混合單體8.5g ,反應溫度自動上升，待反應溫度穩定后再滴加76.5g 混合單體，滴加的速度以保持反應溫度的穩定。滴加完畢后，將剩余的0.04g 過硫酸鉀溶于10g類乳液中制成引發劑溶液，補加反應體系中，再繼續反應2個小時，冷卻出料。3分析與討論3.1單體的選擇:

14、玻璃化溫度高于常溫的為硬單體，強度高，吸附性好，玻璃化溫度低于常溫的為軟單體不發電，較軟。實驗中選用通用的丙烯酸為吸水單體。考 慮到對樹脂的玻璃化溫度、抗張強度、柔韌性和附著力的影響，將軟、硬單體匹配使用。丙烯酸丁酯為軟單體，可以提高附著力和柔韌性；甲基丙烯酸 甲酯為硬單體，可以提高涂膜的硬度、耐水性和拉 伸強度。單體相對分子量折射率沸點（）相對密度玻璃化甲基丙烯酸甲酯（mma）100 1.4181010.940378甲基丙烯酸丁酯（n-bma）1421.4221630.895295丙烯酸丁酯(n-ba)1281.4161470.894269甲基丙烯酸（maa）861.42881631.015

15、459甲基丙烯酸丁酯用作聚合物的單體，用于生產改性有機玻璃、透明膠片，制造紙張、織物、皮革等整理劑、上光劑，用作涂料溶劑甲基丙烯酸丁酯，用作制造丙烯酸酯溶劑型和乳液型膠水的軟單體。丙烯酸甲酯，可用作制造丙烯酯溶劑型和乳液型壓敏膠的硬單體，也可用作第二代丙烯酯膠水的主要原料，還可用作于氯丁橡膠、天然橡膠、sbs接枝的單體，制造接枝膠水，或用以配制粘接有機玻璃的聚合型膠水。醇和水。在光、熱、電離輻射和催化劑存在下易聚合。甲基丙烯酸化學特性：易聚合成水溶性聚合物。可燃，受熱分解能產生有毒氣體一能與空氣形成爆炸混合物，爆炸極限2.1%12.5%（體積)。主要用途：用于有機合成，及聚合物制備。烯酸丁酯用

16、作有機合成中間體、粘合劑、乳化劑、涂料。烯酸及其酯類在工業上得到廣泛應用。在使用過程中，往往將丙烯酸酯類聚合成聚合物或共聚物。廣泛用作涂料、膠粘劑、腈綸纖維改性、塑料改性、纖維及織物加工、紙張處理劑、皮革加工以及丙烯酸類橡膠等許多方面。3.2 類乳液的制備過程此處類乳液是o/w型類乳液，所以乳化劑應該選用hlb值在1015之間的陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑混配或非離子表面活性劑單獨使用，本實驗我們經過綜合考慮，選用np-10 的非離子表面活性劑與k12陰離子表面活性劑按質量比1:3比例混合。采用陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑混配使用比單獨使用非離子表面活性劑，其乳化性能更好。33乳化

17、劑的選擇 衡量乳化性能最常用的指標是親水親油平衡值（hlb值）。hlb值低表示乳化劑的親油性強，易形成油包水（w/o）型體系；hlb值高則表示親水性強，易形成水包油（o/w）型體系。hlb值范圍應用1.5-3.0消泡3.0-6.0w/0型乳液7.0-9.0潤濕，滲透8.0-13.00/w型乳液13.0-15.0洗滌15.0-18.0增溶因此hlb值有一定的加和性，利用這一特性，可制備出不同hlb值系列的乳液類乳液制備所選用的乳化劑的類型有陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑，一般選擇o/w型乳化劑，控制hlb1015之間。本實驗是選擇陰非離子表面活性劑的混配技術，但也可以單獨選用陰離子表面活性劑

18、或非離子表面活性劑。34 偶聯劑的選用 采用有機硅烷偶聯劑水溶液處理，在表面上沉積一層很薄的有機硅烷薄膜。由于硅烷偶聯劑在水解后能形成三羥基的硅醇，醇羥基之間可以互相反應生成一層交聯的致密網狀疏水膜，由于這種膜表面有能夠和樹脂起反應的有機官能基團，因此會大大提高漆膜的附著力，抗腐蝕、抗摩擦、抗沖擊的能力也隨之提高。 目前偶聯劑多數選用有機硅氧烷類物質，俗稱硅油。當然也有一些新開發的偶聯效果較好偶聯劑，但目前國內普遍用的仍然是有機硅油。硅油價格相對廉價，來源易得，對于干填料偶聯效果相當不錯。所以綜合考慮，本實驗仍選用硅油作為偶聯劑。35 聚合反應溫度的控制聚合反應的溫度控制十分重要，它直接關系到

19、產品的質量的好壞。聚合反應雖然是放熱反應，但是在反應開始時需要預熱升溫。本次實驗的預熱升溫到80大致需要一個小時的時間。當溫度升溫穩定至80以上時開始加料，聚合效果最好。所以溫度必須要穩定在80左右，我們用的是可以設定溫度的水箱，所以我們設定的溫度為82。如果溫度高于80或者是低于80，都需要手動調節，以保證實驗效果的理想性3.6引發劑的添加對實驗過程的影響本實驗中我們為了探討實驗過程中引發劑的量對實驗過程的影響，因此針對不同量的引發劑對實驗過程進行調整。我們在第一次實驗過程中嚴格按照配比加入引發劑，出料產品成功。 第二次實驗過程中我們改變方法，一次性加入的原來引發劑的二倍，出產品時發現有部分

20、分層的現象，實驗失敗。我們預熱前先將引發劑總量的%加入類乳液中，讓其溶解均勻。當預熱溫度接近時，停止預熱，開始緩慢滴加有機單體總量的%-%，讓其體系緩慢升溫，溫度上升說明聚合反應已經開始，待溫度穩定后，說明先加入的有機單體的聚合過程基本結束。這樣會嚴重影響實驗結果所以本次實驗的最佳引發劑用量是先加入90%的引發劑，后用類乳液加入剩余的10%即可37. 反應時間對實驗過程的影響反應時間的長短決定了實驗的成功與否，決定了涂料的聚合程度，因此應當嚴格控制，不得縮減。因為隨著聚合反應的發生，由于單體的濃度逐漸下降，聚合速率逐漸放慢，如果不提高催化劑的濃度，即使再延長反應時間，也不能使有機單體聚合完全。

21、甚至在補加引發劑的情況下，也需要再延長2-3h，才能確保聚合反應較為完全。4結論4.1單體的選擇本實驗選用根據玻璃化溫度的不同和實驗需要選擇軟硬單體，選用甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯。4.2類乳液的制備本次實驗最終選用陰離子與非離子表面活性劑混合，我們經過綜合考慮，選用np-10 的非離子表面活性劑與k12陰離子表面活性劑按質量比1:3比例混合4.3乳化劑的選擇本實驗是選擇陰非離子表面活性劑的混配技術，但也可以單獨選用陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑。一般選擇o/w型乳化劑，控制hlb1015之間4.4偶聯劑的選用偶聯劑多數選用有機硅氧烷類物質，硅油價格相對廉價，來源易得，對于干填料偶聯效果相當不錯。所以綜合考慮，本實驗仍選用硅油作為偶聯劑。4.5聚合溫度的控制當溫度升溫穩定至80以上