毕业设计(论文)绿色环保涂料.doc
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1、2008 级毕业论文材料册姓 名 学 号08040301041所在学院名称化学与化工学院专 业 名 称应用化工技术年 级 班 级2008级1班指导教师姓名指导教师职称助教新乡学院毕业论文(设计)开题报告表院(系)名称化学与化工学院专业名称应用化工技术年级班级08级(1)班学生姓名学 号08040301041指导教师姓名填表时间: 2010 年 10 月 27 日拟选题目绿色环保涂料选题依据及研究意义 随着社会和现代科学技术的不断发展和进步,人们生活水准的不断提高,人们开始逐渐意识到保护人类赖以生存的环境的重要性,身体健康的重要性,住宅建设对材料的要求也愈来愈高了。涂料行业因建筑和房地产业的迅猛
2、发展而得到快速推广,各级政府及有关部门在净化环境,防止各类有害物质对人体健康影响的同时,在涂料方面加大力度。传统涂料往往对人体有害又污染环境,现在人们不仅要求涂料美观耐用,同时更关注的是有无毒害,对人体的健康及环境的影响,绿色环保涂料应运而生。该涂料无毒无味,无环境污染,漆膜平滑光亮,施工简便,有装饰功能,完全适应中国市场的发展需求,已得到大力推广。 选题的研究现状目前,世界各国对环保型绿色涂料的开发都在加强,有资料显示,在发达国家,绿色环保装饰材料的利用率在80%90%,而我国仅占12%。市场上许多打有“绿色、环保”的装饰材料,价格要比普通的材料贵25倍,由此可见,绿色环保涂料存在着巨大的市
3、场需求。世界各国环保型绿色涂料的开发及应用成强劲上升趋势,环保涂料的发展速度飞快,已经占到世界涂料总产量的30%。在涂料工业的三个应用领域中,环保涂料在最大的两个领域中占有相当的比例。比如在建筑涂料领域中,环保涂料在工业发达国家中占绝对优势。随着人们对自身健康和环保意识的不断增强,人们对绿色环保涂料的消费需求也日趋强烈,为此国家于2010年12月10日批准发布了室内装饰装修材料有害物质限量等10项强制性国家标准,这些强制性标准的出台无疑将推进环保涂料成为涂料工业开发的主流,同时绿色环保涂料也将成为涂料生产企业实施可持续发展战略的重要内容之一。拟研究的主要内容和思路,1简述环保涂料的现状及意义2
4、简述传统涂料和环保涂料的区别3简述环保涂料的种类及各类的作用机理4分析我国环保涂料存在的普遍问题及解决方案5简述国内外环保涂料的发展趋势主要参考文献1陈丽珠,黄洪,陈焕钦。涂料工业的新进绿色环保型涂料。涂料技术与文摘,2008,3:2廖文波,魏争,蓝仁华。绿色环保涂料的可持续发展。广东化工,2008,1:其他说明新乡学院毕业论文(设计)指导记录表学生姓名牛雪利学号08040301041年级08级院系名称化学与化工学院专业应用化工技术指导教师姓名胡利强职 称助教拟选题目绿色环保涂料指导记录1指导教师签名: 年 月 日指导记录2 指导教师签名: 年 月 日指导记录3 指导教师签名: 年 月 日指导
5、记录4 指导教师签名: 年 月 日 说明:1此表为指导教师指导学生撰写和修改毕业论文(设计)的动态记录表,供指导教师在每次指导学生撰写或修改毕业论文(设计)时用兰色或黑色水笔认真填写并签名。2此表共设计了四次指导记录栏,填写次数根据指导教师的实际指导情况而定,但不能少于次。新乡学院毕业论文(设计)学 生 姓 名论 文 名 称绿色环保涂料院(系)名 称化学与化工学院专 业 名 称应用化工技术年 级 班 级2008级1班指导教师姓名指导教师职称助教目录内容摘要:绿色环保涂料对于改善人类的生存环境和身体健康,促进社会的可持续发展具有重要的意义。本文介绍了我国绿色环保涂料的现状,对比了和传统涂料的区别
6、,简述了环保涂料的种类及作用机理,及我国环保涂料存在的问题和解决方法,分析了国内外环保涂料的发展趋势。关键词:环保涂料 现状 发展Abstract: green environmental protection coating to improve human survival environment and healthy body, promote the sustainable development of society has the vital significance. This paper introduces the present situation of China gr
7、een environmental protection coating and significance, compared with traditional coating difference, and expounds the environmental protection coating the species and function mechanism, and Chinas environmental protection coating the existing problems, and the solving method, analyzes the developme
8、nt trend of domestic and international environmental protection coating. Keywords: environmental protection coating status development 引言:随着社会和现代科学技术的不断发展和进步,人们生活水准的不断提高,人们开始逐渐意识到保护人类赖以生存的环境的重要性,身体健康的重要性,住宅建设对材料的要求也愈来愈高了。涂料行业因建筑和房地产业的迅猛发展而得到快速推广,各级政府及有关部门在净化环境,防止各类有害物质对人体健康影响的同时,在涂料方面加大力度。传统涂料往往对人体有
9、害又污染环境,现在人们不仅要求涂料美观耐用,同时更关注的是有无毒害,对人体的健康及环境的影响,绿色环保涂料应运而生。绿色环保涂料是指对生态环境不造成危害,对人类健康不产生负面影响的涂料,也有人称之为“绿色友好涂料”。它必须是不含有害有机挥发物和重金属盐的涂料,无毒无味,无环境污染,漆膜平滑光亮,施工简便,有装饰功能,完全适应中国市场的发展需求,已得到大力推广。随着人们环保意识的不断提高,环保型绿色涂料产品以其无污染性安全等特点,代替传统的污染严重的溶剂型涂料已成为整个社会的共识。因此绿色环保涂料对于改善人类的生存环境和身体健康,促进社会的可持续发展具有十分重要的意义。1绿色环保涂料的现状目前,
10、世界各国对环保型绿色涂料的开发都在加强,有资料显示,在发达国家,绿色环保装饰材料的利用率在80%90%,而我国仅占12%。市场上许多打有“绿色、环保”的装饰材料,价格要比普通的材料贵25倍,由此可见,绿色环保涂料存在着巨大的市场需求。世界各国环保型绿色涂料的开发及应用成强劲上升趋势,环保涂料的发展速度飞快,已经占到世界涂料总产量的30%。在涂料工业的三个应用领域中,环保涂料在最大的两个领域中占有相当的比例。比如在建筑涂料领域中,环保涂料在工业发达国家中占绝对优势。随着人们对自身健康和环保意识的不断增强,人们对绿色环保涂料的消费需求也日趋强烈,为此国家于2010年12月10日批准发布了室内装饰装
11、修材料有害物质限量等10项强制性国家标准,这些强制性标准的出台无疑将推进环保涂料成为涂料工业开发的主流,同时绿色环保涂料也将成为涂料生产企业实施可持续发展战略的重要内容之一。2传统涂料与环保涂料的区别21世纪的中国,绿色建材将在国家建设中起到相当重要的作用,而建筑涂料因其应用范围广泛且直接面对人体和周边环境,因此人们对它的环保要求高之又高。绿色环保涂料具有兼顾人体健康和环境保护的特点,能满足人们环保与健康双方面的要求,以至其得到飞速发展而代替传统涂料。2.1绿色涂料的定义与功能所谓绿色环保涂料即是指对人体和生活环境具有无毒无害、隔热阻燃、防紫外线、防辐射、防虫、防霉等特殊功能,其硬度、光洁度、
12、防潮、透气、抗冻、耐擦、抗湿、耐腐蚀以及附着力强等性能十分明显,其使用寿命比传统涂料长达五年以上,尤其对人健康无害,特别适用于对气候、适度、日照较为挑剔的建筑物外墙的一种高性能涂料。绿色涂料并不是绝对不含有害物质,而是尽量减少对人体健康的危害,只是说其低污染而不是无污染。涂料中的有害物质基本来自添加剂,一般来说涂料原料是没有毒的,但产品必须添加一些挥发剂、溶剂等,而这些添加剂含挥发性有害物质。绿色环保涂料还可以减少废气排放和放射性污染,降低能耗,提高资源的再利用率。环保涂料产品中的有害物质限量、产品安全评价及方法、判定原则等在绿色环保涂料安全健康质量项目技术指标中作了明确规定。(见表一)2.2
13、传统涂料的定义与危害传统涂料一般是由高分子物质和配料组成的混合物,并能涂覆在基材表面,形成牢固附着连续涂膜的新型高分子材料,由于传统涂料使用大量有机溶剂和一定毒性的各种助剂、防腐剂及含金属的颜料填料,在生产中产生“三废”,造成环境污染,影响人类健康。20世纪70年代之前,几乎所有涂料都是溶剂型的。70年代以后,由于溶剂价格的上涨和降低挥发性有机物排放量的要求日趋严重,要求低有机溶剂含量和消除有机溶剂的同时,尽可能降低能量消耗,这加速了绿色环保涂料的发展。传统涂料中所含有的有害物质主要来自添加剂,而添加剂大都具有毒性、刺激性,有的还会导致基因变异,对人体健康危害很大。室内有机污染对人体健康的影响
14、通常有气味和其他感觉效应,黏膜刺激和其它系统毒性导致的病变、基因病毒和致癌性等三种主要类型。2.3二者的区别首先,绿色环保涂料无毒无害,不污染环境,而传统涂料,如溶剂型涂料、油性涂料等含有大量危害人体健康的有毒致癌物质,如甲醛、苯类物质等。其次,绿色环保涂料一般为水性或水乳性物质,无异味,不燃烧,施工及运输不需特别要求,而溶剂型或油性涂料具有强烈的刺鼻气味,且易燃、易爆,施工及运输过程中一旦操作不慎,后果不堪设想。第三,绿色环保涂料具有多功能型,如防霉、防辐射、防紫外线、阻燃等特点,而传统涂料比较单一。第四,绿色环保涂料性能指标更趋合理,如光泽度、渗透性、防潮透气性能、耐热、抗冻性能、附着力等
15、都较传统涂料有所提高。3环保涂料的种类及各类的作用机理在开发绿色环保产品上,国内外学者都集中在以下几个方面的研究:(1)水性涂料:(2)粉末涂料:(3)高固体份涂料,并取得了一定的成效。3.1水性涂料水性涂料以水为溶剂,使成膜物质均匀分散在水中,又称做水基涂料或乳胶涂料。它因具有来源广、易于净化、成本低、黏度低、良好的涂布使用和无毒性、无刺激、不燃性等特点,而成为“环境友好涂料”的主要发展方向。 制备水性的关键是在高分子化合物的分子上引入亲水性基因,获得水溶性树脂,主要有以下几种方法成盐法:通过反映将聚合物主连转变成阳离子或阴离子。如带羧基的聚合物与胺类中合成盐(如阳极电沉积树脂),带氨基的聚
16、合物以羧酸类中和成盐(如阴极电沉积树脂)。此种方法在工业上应用最广泛。在聚合物中引入非离子集团,如在聚合物主链或侧链上引入羟基。将聚合物转变成两性离子中间体。水性涂料最常见的三大类是水性环氧树脂涂料、聚氨脂涂料和水星紫外光固化涂料(UVCC)。(1)水性环氧树脂涂料水性环氧涂料是以水做为主要分散介质的环氧涂料。通常只有在基因中或固化剂中引入羧基、羟基、氨基、醚键和酰胺基等亲水集团,才能获得水性环氧涂料。它既具有溶剂型环氧涂料良好的耐化学品性、附着性、物理机械性、电器绝缘性,又有低污染、施工简便、价格便宜等特点,所以迅速发展到各行各业。国内外大部分学者对水性环氧树脂涂料的研究集中在环氧树脂体系的
17、改性方面,即把溶剂型的环氧树脂改变成水性环氧树脂。现在比较成熟的环氧树脂水性化方法有:(1)直接法(机械法),用球磨机、胶体磨等将环氧树脂磨碎,然后加入乳化剂水溶液,在通过机械搅拌将粒子分散于水中;(2)相反转法,通过相反转将聚合物从油包水状态转变成水包油状态;(3)自乳化法(化学法),将极性因子引入环氧树脂分子骨架中,使其具有亲水性,从而可在水中分散。水性环氧树脂涂料以其优异的性能广泛应用于下面几个方面:(1)用作电器、仪表及车辆用水溶性电泳涂料;(2)用作食品罐头、储油罐、蓄水箱和船舱等内壁涂料;(3)建筑物外墙涂料;(4)于混凝土混合成高档铺路材料;(5)用于机场、公路、停车场、工业地坪
18、、隧道及操作台面等;(6)船甲板等防滑涂料。在最近的国际涂料标准中,水性环氧涂料亦被列入重防腐涂料范畴。随着新工艺和新技术的不断发展,我国大规模应用水溶性环氧树脂涂料也为时不远了。(2)水性聚氨酯涂料水性聚氨酯(PU)是聚氨酯溶解或分散于水中形成的二元胶态体系。按使用形式来分类,它有单组分和双组分之分。水性PU使以水代替传统聚氨酯中的有机溶剂作为分散介质发展起来的高分子材料,可调配成不含或仅含少许有机溶剂的涂料,这些涂料不仅具有无毒、安全可靠、易操作等优点,同时还具有溶剂型聚氨酯的一些重要性能特征,使它在织物、皮革涂饰及粘合剂等许多领域得到了广泛的应用。水性PU涂料的合成方法,一般分为两个步骤
19、:(1)由低聚物二醇参与形成高相对分子质量的 PU或中高相对分子质量的PU预聚体;(2)通过外乳化法和自乳化法将含-NCO端基的PU预聚体在剪切力作用下分散于水中。外乳化法指得的分散液及其粗糙且很不稳定。自乳化法通常是在PU结构中引入离子基团或亲水链段,根据引入基团的不同,自乳化性水性PU可分为阳离子型、阴离子型、两性型和非离子型。现在大多数的研究学者致力于改性水性PU涂料的研发。改性的目的主要是增加胶膜的耐水、耐侯性、耐溶剂、耐化学品性以及力学性能。这些均取决于水性PU的亲水性和分子结构。这些性能的改进须通过接枝或嵌接其他聚合物,外加或内置交联剂预聚共混合形成互穿聚合物网络等手段来实现。在各
20、种改性手段中,接枝、嵌段和交联是最常用的方法。对于单组分的水性PU涂料,改性的方法主要有引入内交联、丙烯酸改性聚氨酯和环氧树脂改性聚氨酯等三种方法。内交联的原理是通过在聚氨酯主链上或乳胶粒上引入反应性基团。丙烯酸酯改段,或于聚丙烯酸链段形成嵌段共聚物。制备的丙烯酸酯改性水性聚氨酯(PUA)兼有聚氨酯和聚丙烯酸酯两者的优点,被誉为”第三代水性聚氨酯”,得到了广泛的应用。环氧树脂改性聚氨酯则利用环氧树脂含有的羟基官能团直接参与水性PU的合成反应,并使之部分形成网状结构而性能更优异。而对双组分的水性聚氨酯涂料,改性的方法多数采用外加交联剂法。水性PU涂料以其优异的性能和特点,广泛的应用于以下几个方面
21、:(1)木器涂料;(2)汽车涂料;(3)纸张涂料;(4)皮革装饰剂。随着研究的不断深入,相信将出现性能更好、品种更多的改性水性PU涂料的新产品。(3)水性光固化涂料紫外光固化涂料(UVCC)是20世纪60年代开发的一种节能环保型涂料,其原理是利用紫外光的能量引发涂料中的低分子预聚物或齐聚物,以作为活性稀释剂的单体分子之间的聚合物及交联反应,得到硬化漆膜,实质上是通过形成化学键实现化学干燥。和传统涂料固化技术相比,UVCC的最大优点有以下几个方面:(1)固化快,可在几秒内固化,应用于要求瞬间固化的场合;(2)不需外加热,对于某些热敏器件、光学电子零件来说十分有用;(3)可配成无溶剂产品,减少大气
22、污染,有利于环保;(4)节省能量,紫外光源的效率要高于烘箱;(5)固化过程可以自动化操作,提高生产中的自动化程度,从而提高成产效率和经济效益。当然,UVCC涂料也存在一些缺点,比如UV固化前必须除去大部分水,水性系统的总固化周期较长并且还受到紫外光穿透能力的限制等等。总的来说由于水性UV固化体系的优点突出,近几年来成为非常活跃的研究和开发领域,并已经在发达国家获得应用。UVCC主要由光引发剂、光活性单体、光活性齐聚物和其他助剂等组成,一般配比为:齐聚物30%-60%,活性稀释剂为40%-60%,光引发剂1%-5%,其他助剂0.2%-0.5%。UVCC是一种高效、节能、环保,适用于各种基材的绿色
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