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随着大气污染与环境保护受到越来越多的重视,低VOC排放的环境友好型水性涂料逐渐成为涂料市场的主力军。聚丙烯酸酯乳液因其具有合成简便、耐候性好、分子量高等优点在涂料行业得到了广泛的应用。为了消除高铁无砟轨道板中的钢筋与传输电路之间的互感作用,通常采用绝缘性的有机高分子材料作为钢筋表面涂层,但在涂层制备过程中,存在涂层柔韧性与附着力相矛盾的问题,因此,本论文采用乳液聚合技术制备水性聚丙烯酸酯涂层材料,通过耐水性极好的柔性单体——叔碳酸酯以及增强附着力的湿附着力促进剂对乳液改性,以提高柔性涂层的附着力,保持涂层的持久性。本论文制备的涂层材料具备强附着力、抗弯曲、耐水等优异性能,能使得所制备的涂层钢筋达到高铁轨道板钢筋骨架的性能要求。具体内容如下:以活性叔碳酸酯作为改性单体,通过预乳化乳液聚合工艺合成了两类丙烯酸丁酯(BA)-甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚物乳液;在以叔碳酸酯改性纯丙乳液的基础上,进一步添加磷酸酯功能单体(PAM-200)、脲功能单体(W50)、β-羧乙基丙烯酸酯单体(BCEA)等附着力促进剂功能单体制备了附着力促进剂改性叔丙乳液。通过FTIR、DLS、DSC、SEM等分析技术对乳液的结构、乳胶膜性能进行表征,并采用漆膜厚度仪、附着力测定仪、柔韧性测定仪、抗冲击强度测定仪对所有样品的漆膜力学性能进行测试,并测定了漆膜的吸水率,探究丙烯酸酯的软硬单体配比、叔碳酸酯单体的种类和配比、附着力促进剂单体的种类和用量对乳液结构与乳胶膜、漆膜性能的影响,同时重点采用TGA技术详细研究了三种改性聚合物乳胶膜的热分解动力学,得到如下结论:(1)所合成的纯丙乳液、叔丙乳液、附着力促进剂改性纯丙、叔丙乳液乳胶粒子均呈球状颗粒,且乳胶粒的平均粒径在130-280纳米,且粒径分布范围(PDI)较窄;所合成的乳液拥有优良的离心、冻融、稀释以及储存稳定性等;叔碳酸酯属于软单体,因此叔碳酸酯的加入,能使共聚物的玻璃化温度降低,少量PAM200、W50、BCEA的添加,对共聚物的玻璃化温度影响并不大。(2)在纯丙乳液中加入柔性单体BA的含量越大,玻璃化温度越低,则聚合物涂层的硬度越低,且附着力也越差;少量叔碳酸酯的加入,聚合物的柔性提高,涂层的附着力也有所增强,但抗冲击性能却有所下降;三种附着力促进剂单体的加入均能使漆膜涂层的附着力等级保持在一级,柔韧性保持在七级,但其抗冲击强度会有所下降:PAM200的加入使抗冲击强度从50cm降到30cm,W50的加入使抗冲击强度从50cm分别降到8cm和3cm,BCEA的加入使抗冲击强度从50cm降到35cm;加入V10单体的叔丙乳液的疏水性能比加入ACE单体的好;PAM200和BCEA加入会导致叔丙乳液乳胶膜的耐水性明显变差。(3)通过Kissinger法、FWO法,对改性乳液聚合物中热分解动力学的实验数据进行处理,并计算了热分解失重过程中的表观活化能。结果表明:共聚物在空气中的表观活化能比在氮气中的低,说明在空气中能以更低的温度分解;添加附着力促进剂W50后,共聚物的表观活化能降低,热分解温度下降。所计算得到的表观活化能E,分别为:Ek(ACE-Air)=2.70×10~5J/mol,Ek(ACE-N2)=2.96×10~5J/mol,Ek(ACE-W50-Air)=2.39×10~5J/mol,Ek(ACE-W50-N2)=2.88×10~5J/mol,Ek(V10-W50-Air)=2.05×10~5J/mol,Ek(V10-W50-N2)=3.68×10~5J/mol,Eo(ACE-Air)=2.46×10~5J/mol,Eo(ACE-N2)=2.71×10~5J/mol;Eo(ACE-W50-Air)=2.17×10~5J/mol,Eo(ACE-W50-N2)=2.63×10~5J/mol;Eo(V10-W50-Air)=1.85×10~5J/mol,Eo(V10-W50-N2)=3.40×10~5J/mol。