基本信息
- 项目名称：
- 汽车内饰毯用纳米改性乳胶研究技术报告
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 为了提高聚丙烯酸酯汽车内饰毯专用胶的耐水性、低温下初粘等性能,将有机蒙脱土加入到聚合体系中,通过乳液聚合的方法制备出汽车内饰毯专用纳米改性乳胶。结果表明: 乳液聚合聚合方法可以制备出预期的汽车内饰毯专用纳米改性乳胶，所得产品耐水性、低温下初粘等性能良好，已经达到国内先进水平。在申报国家发明专利后，又进行了工业化生产研究，截至2010年12月已经生产1000余吨，并成功应用于汽车内饰毯生产中。
- 详细介绍：
- 随着我国汽车工业的飞速发展,各汽车厂商的竞争日趋激烈,汽车吸引消费者的层面正在迅速扩大,除了汽车乘坐的舒适性、安全性外,汽车内饰纺织品如座椅面料、内饰毯、安全带、安全气囊、后行李箱面料、车内顶棚面料的环保、美观等内容己成为消费者所关注的内容之一。 乳液聚合有反应速度快、散热容易，生产安全、对环境污染小等突出优点，是制备聚合物的一种重要技术。作为乳液聚合的重要应用之一， 聚丙烯酸酯类乳液胶粘剂是一类重要的乳液胶粘剂，它具有分子量大、对多种基材粘接性能好、透明度高、耐候性、耐老化性好和无污染等优点，因而有巨大的商品生产重要性。我们发现丙烯酸酯类乳液胶粘剂及其制品的某些性能尚存在不足，如产品的耐水性差、耐寒性差、贮存稳定性不好，干燥速度慢等。这就影响到它在高性能、高要求的工业生产上的应用，在某些特殊用途和条件中限制到了它的广泛使用，这些问题都有待进一步研究解决。因此很有必要在生产工艺与配方等方面进行深入的探讨与研究。 本课题针对丙烯酸酯类共聚物乳液的技术现状，根据分子设计与粒子设计原理进行纳米材料插层乳液共聚合，优化合成工艺，调整配方组合，制备出分子量和结构均可控、性能优异的汽车内饰毯用纳米改性乳胶，已经达到国内先进水平。在申报国家发明专利后，又进行了工业化生产研究，截至2010年12月已经生产1000余吨，并成功应用于汽车内饰毯生产中。主要研究包括： (1)针对市场上现有的聚丙烯酸酯汽车内饰毯专用胶存在的耐水性差、低温下初粘性差等不足之处，本项目采用共聚添加纳米材料改性的方法来提高乳液的性能，制备出汽车内饰毯专用纳米改性乳胶。 (2)针对目前汽车内饰中大量使用溶剂型胶粘剂所带来的种种问题，本项目采用粒子设计原理，结合最新发展的有机蒙脱土插层乳液聚合技术，根据产品的性能要求，向聚合物乳胶粒子中引入纳米材料、功能基团，采用种子聚合法制备出分子量和化学结构均同时可控的新型汽车内饰毯专用纳米改性乳胶。此胶粘剂不含有机溶剂，不燃不爆、无毒无污染，还降低了能源消耗、并满足现有的施工工艺。 (3)通过热分解引发进行丙烯酸酯类单体乳液共聚合，考察引发剂和乳化剂配比对聚合反应的影响，用正交实验优化合成工艺。 (4)通过聚合后期加入高活性引发剂降低未聚合单体含量以及在真空下脱出乳液中未反应的单体，使乳液胶粘剂满足制备汽车内饰毯的要求。 (5)探讨软、硬单体的配比及纳米材料添加量对胶粘剂粘接强度的影响，在适宜的玻璃化转变温度与最低成膜温度下，得到最佳综合性能的纳米改性乳液。 (6)采用种子聚合结合半连续工艺，调整单体加入方式及配比并加入功能单体使聚合物乳液的耐水性、稳定性和粘接性等性能达到高性能应用的要求，用差示扫描量热计(DSC)以及红外光谱(FTIR)对聚合物结构进行表征。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 作品撰写的目的：制备出分子量和结构均可控、性能优异的汽车内饰毯用纳米改性乳胶，并成功应用于汽车内饰毯生产中。 基本思路：聚合物乳胶粒子中引入纳米材料、功能基团，通过热分解引发进行丙烯酸酯类单体乳液共聚合，聚合后期加入高活性引发剂降低未聚合单体含量，采用种子聚合结合半连续工艺，调整单体加入方式及配比并加入功能单体使聚合物乳液的耐水性、稳定性和粘接性等性能达到高性能应用的要求。
科学性、先进性及独特之处
- (1)采用最新发展的有机蒙脱土插层乳液聚合技术，这些高分子领域重要的研究热点。 (2)首次制备出分子量和化学结构均同时可控的新型汽车内饰毯专用纳米改性乳胶。 (3)通过种子乳液聚合实现了分子设计、粒子设计对于开发高品质、高性能、无污染的新型纳米材料具有重要意义。 (4)多种表征手段揭示了材料结构和性能的关系，具有很好的理论性和科学性。
应用价值和现实意义
- （1）以水作为分散介质进行分子量和化学结构均同时可控的纳米改性乳胶的乳液聚合，开发了其作为汽车内饰毯专用的粘合剂，减少了有机溶剂的排放，保护了环境。 （2）新型汽车内饰毯专用纳米改性乳胶容易实现，聚合方法简便，具有很好的工业化及工业应用前景。 （3）通过种子乳液聚合实现了分子设计、粒子设计对于开发高品质、高性能、无污染的新型纳米材料具有重要意义。
学术论文摘要
- 为了提高聚丙烯酸酯汽车内饰毯专用胶的耐水性、低温下初粘等性能,将有机蒙脱土加入到聚合体系中,通过乳液聚合的方法制备出汽车内饰毯专用纳米改性乳胶。采用正交实验方法分析讨论了不同的引发剂加入量、乳化剂加入量、ST/BA配比、有机蒙脱土加入量等因素对聚丙烯酸酯汽车内饰毯专用胶剪切强度的影响,从中优化出最佳反应条件.采用红外色谱(FTIR)及x射线衍射仪（XRD）对聚丙烯酸酯汽车内饰毯专用胶的化学组成及有机蒙脱土形态进行了分析,结果表明: 乳液聚合聚合方法可以制备出预期的汽车内饰毯专用纳米改性乳胶，所得产品耐水性、低温下初粘等性能良好，已经达到国内先进水平。在申报国家发明专利后，又进行了工业化生产研究，截至2010年12月已经生产1000余吨，并成功应用于汽车内饰毯生产中。
获奖情况
- 2010年10月获得国家发明专利：“一种汽车内饰毯用纳米蒙脱土复合乳胶及其制备方法”（专利号ZL 200810013193.9）。
鉴定结果
- 情况属实！
参考文献
- (1)王倩、张心亚、陈焕钦等。有机硅改性丙烯酸酯乳液性能的研究[J]。中国胶粘剂，2002，12（2）：5-8。 (2)高丽花。苯丙乳液的制备及其改性[J]。河北化工，2005(1)：43-45。 (3)白宝喜。苯丙系列阳离子无皂乳液聚合[J]。化学工程师，2006，125(2)：56-57。 (4)李忠铭等。改性苯丙乳液单体的筛选[J]。化学与生物工程，2004(3)：20-21。
同类课题研究水平概述
- 随着我国汽车工业的飞速发展,各汽车厂商的竞争日趋激烈,汽车吸引消费者的层面正在迅速扩大,除了汽车乘坐的舒适性、安全性外,汽车内饰纺织品如座椅面料、内饰毯、安全带、安全气囊、后行李箱面料、车内顶棚面料的环保、美观等内容己成为消费者所关注的内容之一。 乳液聚合有反应速度快、散热容易，生产安全、对环境污染小等突出优点，是制备聚合物的一种重要技术。作为乳液聚合的重要应用之一， 聚丙烯酸酯类乳液胶粘剂是一类重要的乳液胶粘剂，它具有分子量大、对多种基材粘接性能好、透明度高、耐候性、耐老化性好和无污染等优点，因而有巨大的商品生产重要性。我们发现丙烯酸酯类乳液胶粘剂及其制品的某些性能尚存在不足，如产品的耐水性差、耐寒性差、贮存稳定性不好，干燥速度慢等。这就影响到它在高性能、高要求的工业生产上的应用，在某些特殊用途和条件中限制到了它的广泛使用，这些问题都有待进一步研究解决。因此很有必要在生产工艺与配方等方面进行深入的探讨与研究。 本课题针对丙烯酸酯类共聚物乳液的技术现状，根据分子设计与粒子设计原理进行纳米材料插层乳液共聚合，优化合成工艺，调整配方组合，制备出分子量和结构均可控、性能优异的汽车内饰毯用纳米改性乳胶，已经达到国内先进水平。在申报国家发明专利后，又进行了工业化生产研究，截至2010年12月已经生产1000余吨，并成功应用于汽车内饰毯生产中。
