攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论
⑴ 低压汞灯
低压汞灯是以185nm和253.7nm为发射主波长。低压汞灯在光化学领域应用的不多，虽然它的价格低，使用寿命长，但是波长较短在涂层中穿透程度有限，而紫外光强度低，就导致了光引发剂反应是产生的自由基在氧抑制作用下被消耗，导致光聚合过程不好，涂层发粘。
⑵ 有电极中压汞灯
中压汞灯被广泛用于涂料与油墨等的紫外光固化领域。有电极中压汞灯的输出功率要比低压汞灯高很多，在40-300w/cm之间的功率输出，工作的表面温度高达700℃。中压汞灯的光谱输出很宽，跨于红外光谱区、可见光谱区、紫外光谱区，有助于光聚合的过程，中压汞灯依靠冷却控制温度是为了保持恒定的光谱输出。
⑶ 高压汞灯
高压汞灯的工作原理是：有玻璃外壳的高压汞灯，它通常用辅助电极帮助启动，辅助电极通过40～60千欧的电阻R与不相邻电极相连接。当灯接入电网后，辅助电极和相邻的主电极之间加有交流220伏的电压。这两电极的距离很近，通常只有2～3mm，所以它们之间有很强的电场。在强电场的作用下，两相邻辅助电极之间的辉光放电产生了大量的电子和离子，这些带电粒子向两主电极之间的气体被击穿，发生辉光放电，放电电流由电阻R所控制。如R过小会使电极烧坏。
主电极和电极间扩散，使主电极之间产生放电，并很快过渡到两主电极之间的弧光放电。在灯点燃的初始阶段，是低气压的汞蒸气和氢气放电，这时管压降得很低，约25伏左右；放电电流很大，约为5～6安培，称作为启动电流。低压放电时放出的热量使管壁温度升高，汞逐渐汽化，汞蒸气压和灯管电压渐渐升高，并且电弧开始收缩，放电逐步向高气压放电过渡。当汞全部蒸发后，管压开始稳定，然后进入稳定的高压汞蒸气放电。
1.5 涂料合成方法
涂料的合成方法有：乳液聚合、原位聚合、悬浮聚合、接枝聚合、溶液聚合等。
1.5.1 乳液聚合
乳液聚合是高分子化合物在水位介质中生成的自由基在乳化剂或者其他条件下生成的胶束或乳胶粒中印发其中的单体进行聚合的非均相聚合。它是高分子合成中常用的合成方法，且因其以水作溶剂，在乳化剂的作用下，借助搅拌器机械搅拌，使单体在水中分散形成乳液，对环境十分有利。它的优点为聚合反
6
攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论
应的速率较快，分子量易于控制，适用于较高分子量聚合物的合成；由于反应在
液相中进行，聚合时易于散热，且聚合温度相对其他聚合方式易于控制；因为有水的参与，所以聚合物的粘度相对较低，可以按不同的要求调节达到不同的粘度；溶剂为水，生产安全，环境污染少。但是，乳液聚合过程中也容易发生破乳现象，且加入的乳化剂等物质会影响产品的一些性能，反应时需要不停得滴加单体，反应器的生产能力相对较低，工艺较难控制。例如：贾 锂,郑永丽等在丙烯酸树脂水溶胶的乳液法合成中，用甲基丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸;十二烷基硫酸钠,乙二醇乙醚,异丙醇,十二硫醇,过硫酸钾为原料，采用种子乳液聚合的方式制备了丙烯酸树脂，并考察了产物的分子量，透光率，表面张力，粒径，粘度和粒子形态。得到了分子量的大小对水溶胶透光率的影响及溶剂和碱的加入会使表面张力降低，粘度先减小而后上升。
1.5.2 原位聚合
原位聚合就是把反应单体填充到纳米层状物的空间中，加入催化剂让反应在纳米层间发生的聚合反应，反应主要由反应开始、单体预聚合和预聚体聚合三个部分。使用原位聚合反应生成的产物具有高性能的成膜性，且因为反应在纳米空间中进行，环境污染少。但是，由于高性能纳米材料的技术还不够成熟，而且现在纳米材料市场价格较为昂贵，因此使用原位聚合工业化生产丙烯酸树脂会使成大幅度提高，经济性差。例如：周琳婷在原位聚合法制备丙烯酸树脂粉末涂料中用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸、十二烷基硫酸钠、过硫酸铵、OP-10、纳米级二氧化钛为原料，采用原位聚合法制备了丙烯酸树脂。考察了产品的玻璃化温度和表征结构，得到了反应温度和引发剂的用量对反应的影响，反应温度在80度时转化率达最大引发剂的用量较少时单体剩余量大，过多时转化率大，分子量相应减小。
1.5.3 悬浮聚合
悬浮聚合就是单体以液滴状态悬浮于水中，加入引发剂进行自由基聚合的方法，反应分为链的引发、链的增长、链的转移及链的终止几个步骤。悬浮聚合的优点：由于反应在液相中进行，所以聚合反应热容易扩散，反应温度易于控制，反应产物的分子量分布较小。而且聚合反应的产物为固相，成颗粒状，易于分离和干燥；缺点：由于反应单体为有机物不溶于水，所以反应中需要加入分散剂，但聚合完后很难分离出去，会对产物性能造成影响，且聚合产物成颗粒状时会包藏少量单体，致使反应转化率降低。例如：冯春苗，吴奎录等在悬浮聚合法制备应用于PVDF卷材面漆中的丙烯酸树脂中，以甲基丙烯酸甲
7
攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论
酯、氨基树脂、丙烯酸乙酯、过氧化二苯甲酰、氯化镁、氢氧化钠、硫酸、去离子水为原料进行悬浮聚合生产丙烯酸树脂，主要考察了碳酸钙、氢氧化镁和氧化铝这三种分散剂的应用情况。实验证明了利用氯化镁和氢氧化钠水溶液现配制出的氢氧化镁分散剂颗粒更细，保护能力更强，稳定性更好。例如：毛名飞，罗正汤等在涂料用固体丙烯酸树脂的悬浮聚合研究中，用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸为单体，采用悬浮聚合方式制备了涂料用的丙烯酸树脂，考察了产物的粘度指标，得到了影响聚合物分子量大小和粒径大小的因素大小顺序为链转移剂用量、温度、引发剂。
1.5.4 接枝聚合
接技聚合又称接技反应，是指在一种或几种单体组成的聚合物的主链上，通过一定的途径接上由另一种单体或几种单体组成的支链的共聚反应。例如：邬润德等在聚硅氧烷接技丙烯酸树脂的合成中，利用聚硅氧烷中未反应的烷氧基和烃基与丙烯酸树脂中的羟基在80摄氏度下反应进行接技。考察了接技聚合中盐酸和水的用量对产物的树脂涂膜性能和涂层性能的影响，比较了接技聚合和原位聚合两种改性方法与未改性树脂，得到了用原位复合和接枝反应改性共聚丙烯酸树脂可提高聚硅氧烷和丙烯酸树脂的相容性,改性树脂既保留了共聚丙烯酸树脂的优良的物理机械性能,又提高了它的耐热性、耐溶剂性和耐盐雾渗透性。
1.5.5 本体聚合
本体聚合的条件很广可以在气相、液相或固相中进行，是单体直接在引发剂、热、光或高能射线辐射的作用下进行聚合的方法。用本体聚合制得的聚合物可直接进行成型加工或挤出造粒，无需介质回收，该工艺最关键的部分是反应散热问题，因此在工艺方面可以对其进行优化有效利用废热，提高能量利用率。目前本体聚合经常采取两段聚合法，第一阶段保持较低的转化率，这一阶段体系的粘度不大，易于散热。第二阶段进行薄层聚合或缓慢聚合，还可采用在聚合反应发生过程中，采用连续反应的方式进行。
1.5.6 溶液聚合
溶液聚合就是将单体与引发剂溶解在适当溶剂中进行聚合的反应。其聚合物中支化与交联产物较少，反应物为液体，便于运输。在反应时可利用溶剂的回流温度控制反应温度，且有利于散热。但其单体浓度低使得反应速率较低，因此设备生产能力和利用率也相对较低，反应时易与溶剂发生副反应，聚合产物相对分子质量较低。并且溶剂循环回收费用高，成本增加，经济性能降低，
8
攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论
在环境方面，溶剂挥发造成污染大，且溶剂一般易燃危险性高。溶液聚合是涂料用丙烯酸树脂的传统合成方法，目前正向水溶性涂料的方面发展。
1.6实验方案及意义
1.6.1 实验方案
本实验分为两部分：一部分是合成丙烯酸酯，另一部分是合成亚硫酸钠封端MDI。丙烯酸酯的合成是以甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸为单体，OP-10和十二烷基硫酸钠作为乳化剂，引发剂是过硫酸钠，并在强力。强度下搅拌，合成乳液。MDI的合成是以硫酸氢钠、无水乙醇、水、MDI按一定的比例混合，在低温0-4℃下搅拌合成。然后将两部分按一定的比例混合合成水性聚氨酯丙烯酸树脂涂料。
1.6.2实验意义
现代涂料的发展方向是高效能、高性能、高环保、无公害、低污染、节能、符合可持续发展的要求。随着人们生活水品的提高，人们对美的要求也越来越高，对环境的保护也越来越严格。而传统的溶剂型涂料已无法满足要求，被新型的水性涂料、粉末和高固体份涂料所代替。新型的涂料具有很好的耐候性、耐化学腐蚀性、抗氧化性、耐热性、耐玷污性并且具有低的表面能等等优良的性质。而光固化和水性涂料都是现目前较好的涂料，本论文以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、和甲基丙烯酸羟乙酯为单体，用乳液聚合的方法合成一种可光固化水性丙烯酸酯树脂乳液，与亚硫酸氢钠封端的MDI混合制备水性聚氨酯丙烯酸酯涂料，此涂料与传统涂料相比，更加环保，且具有高效、高性能、高环保、无公害、低污染等等的优良性能。
9
攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 实验部分
2实验部分
2.1 实验仪器及药品
2.1.1 实验仪器
本实验的仪器有250mL三口烧瓶一个，铁架台一台，恒温水浴锅一台，搅拌器一台，直形冷凝器一个，温度计（100℃）一只，分液漏斗一个，胶头滴管两个，烧杯若干，PH试纸（5.5-9.0），玻璃棒两个，表面血6个等。
2.1.2 实验药品
制备丙烯酸树脂的药品：丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸（MAA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）；乳化剂：十二烷基硫酸钠（K12）和OP-10为分析纯；引发剂：过硫酸铵，分析纯；调节PH的是碳酸氢钠（NaHCO3），分析纯；去离子水。亚硫酸氢钠（NaHSO3）；去离子水；无水乙醇； 2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯与4，4'- 二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物（MDI-50）
2.2 实验配方
制备丙烯酸树脂所用的配方见表2：
表2 实验配方
原料
配方一/g
BA HEMA MAA OP-10 K12 过硫酸铵 去离子
110
110
110
110
110
110
110
110
110
45.6 4 30.4 1.0 0.6 0.6
配方二/g 44.4 6 29.6 1.0 0.6 0.6
配方三/g 43.2 8 28.8 1.0 0.6 0.6
配方四/g 42 10 28 1.0 0.6 0.6
配方五/g 40.8 12 27.2 1.0 0.6 0.6
配方六/g 39.6 14 26.4 1.0 0.6 0.6
配方七/g 44 9.5 26.5 1.0 0.6 0.6
配方八/g 46 9 25 1.0 0.6 0.6
配方九/g 40 10.5 29.5 1.0 0.6 0.6
1