聚丙烯酸酯在涂料中的应用

聚丙烯酸酯在涂料中的应用 专业 高分子材料与工程 班级 B090108 学号 B09010826 姓名 王梦梦 1 聚丙烯酸酯在涂料中的应用 摘 要 目前 在整个涂料工业中 丙烯酸树脂涂料已经成为类型最多 综合性能 最全 通用性最强的一类合成树脂涂料 与其他高分子树脂涂料相比 丙烯酸 酯树脂涂料具有许多突出的优点 色浅 透明度高 耐光 耐候 户外曝晒耐 久性好 在紫外线照射不易分解或变黄 长期使用仍可保持原有的光彩和色泽 耐热性及耐腐蚀性好等 丙烯酸树脂涂料已广泛用于汽车装饰和维修 家用电 器 钢制家具 铝制品 卷材 机械 仪表电器 建筑 木材 造纸 胶黏剂 和皮革等生产领域 本文主要介绍了丙烯酸树脂涂料的特性 发展情况及生产 方法 并着重阐述了其在各方面的应用情况 关键词 丙烯酸树脂 涂料 合成 应用 前 言 丙烯酸单体和树脂的研究最早始于 1805 年 但由于当时条件的限制 直到 1927 年才由 Rohm Haas 公司应用于工业化生产 而真正在涂料上的应用则是 在 1950 年以后 以丙烯酸树脂为主要成膜物质的合成树脂涂料 在 1950 年由 美国杜邦公司首先制成热塑性丙烯酸树脂涂料 应用于汽车涂装 1952 年 加 拿大工业公司获得了生产热固性丙烯酸树脂涂料的专利 发展到现在 丙烯酸 树脂及涂料已成为和醇酸树脂及涂料齐名的涂料树脂 这类涂料不仅具有色浅 透明度高 光亮丰满 耐候 保色 保光 附着力强 耐腐蚀 坚硬 柔韧等 特点 且可通过选择单体 调整配比 改变制备方法及改变拼用树脂 配制出 一系列丙烯酸树脂涂料 丙烯酸树脂涂料既有优越的装饰性能 又有良好的保 护性能 既可制成溶剂型涂料 又可制成水性涂料 还可制成无溶剂型涂料 因此 丙烯酸酯树脂涂料已成为目前最受关注 最受青睐的一大类涂料 目前 丙烯酸酯涂料已广泛应用于飞机 汽车 机床 仪表 家用电器 高级木器及缝纫机 自行车等轻工产品的防护和装饰性涂装 一 丙烯酸树脂涂料综述 1 1 丙烯酸树脂涂料的定义 以丙烯酸酯 甲基丙烯酸酯及苯乙烯等乙烯基类单体为主要原料合成的共 聚物称为聚丙烯酸酯 也称丙烯酸树脂 以其为成膜基料的涂料称作丙烯酸树 脂涂料 1 2 丙烯酸树脂涂料的特性及用途 该类涂料具有色浅 保色 保光 耐候 耐腐蚀和耐污染等优点 使用温 2 度范围宽 已广泛应用于汽车 飞机 机械 电子 家具 建筑 皮革涂饰 造纸 印染 木材加工 工业塑料及日用品的涂饰 1 2 1 热塑性丙烯酸树脂涂料 热塑性丙烯酸树脂涂料由热塑性树脂 溶剂和颜料 填料以及助剂组成 当溶剂挥发后就形成平整光滑的漆膜 热塑性丙烯酸树脂的性能主要取决于所 用单体 单体配比 分子量及其分布 这类涂料具有如下优点 1 与硝基清漆 醇酸树脂涂料相比 它的耐候性优良 2 保光性优良 具有深邃的光泽和透明性 3 耐水性优良 耐酸 耐碱性优良 对洗涤剂有较强的抗性 4 只要底漆选择适当 附着力就良好 5 抛光性良好 主要用于汽车面漆和汽车修补涂料 纸张涂料 气溶胶 木器清漆 可剥涂料 油墨等 但热塑性丙烯酸树脂涂料也具备一些缺点 1 施工性能不好 流动展平性不良 透干性不好 涂料易流挂 2 耐溶剂性差 当遇到溶剂时会发生再溶解 容易溶胀 3 相容性差 难以与其他树脂并用 4 热敏感性差 研磨性不好 糊沙纸 热塑性丙烯酸酯树脂制成的涂料在许多性能方面 例如附着力 坚韧性 耐腐性 耐热性等都不及热固性丙烯酸涂料 所以它的应用范围较小 正在逐 步被热固性或冷固性所取代 但由于它施工方便 挥发自干等特点 所以在某 些大面积施工的产品及工程上还是有一定的应用 1 2 2 热固性丙烯酸树脂涂料 热固性丙烯酸树脂涂料多采用氨基树脂 环氧树脂 聚氨酯低聚物等作为 固化剂进行交联固化 从而得到改性 这类涂料通过侧链官能团或外加官能团 交联成膜 使之具有较高的固体分 涂层坚韧耐磨 防腐性能好 热固性丙烯 酸树脂成膜主要通过溶剂的挥发和官能团的反应交联固化进行的 分子量较热 塑性丙烯酸树脂低 因而其固含量更高 可用的溶剂种类更多 交联固化膜具 有更好的光泽 耐化学品性和耐溶剂型以及抗粘着性 热固性丙烯酸及其改性涂料的突出优点表现在 1 颜色浅 清漆透明度高 2 有良好的保光保色性和耐候性 3 固含量高 涂装时排放溶剂低于热塑性丙烯酸树脂涂料 一次成膜厚 4 由于交联产生大分子 耐热性好 在 180 以下可长期使用 5 耐化学品性能好 对酸 碱 醇 油等稳定 6 硬度高 附着力好 7 耐湿热 耐盐雾 抗霉菌性优于一般涂料 8 储存稳定性好 用途广泛 热固性丙烯酸树脂涂料广泛应用于汽车制造领域 包括轿车等类车辆的外 表 调查表明 热固性丙烯酸树脂涂料约占整个汽车用涂料的 35 另外 在 轻工产品 家用电器产品 仪器仪表 航空材料等方面 热固性丙烯酸树脂涂 料也得到大量应用 3 二 丙烯酸树脂涂料的生产 丙烯酸树脂涂料的生产主要包括树脂的聚合和配漆两个部分 丙烯酸树脂 的生产方法主要有溶液聚合 悬浮聚合 乳液聚合 沉淀聚合等 它们的介质 体系 控制措施 工艺设备 产品性能都不相同 涂料的配制有溶剂的选择 颜料的配用 各种助剂的有效利用 一个满足各种性能要求的配方 生产工艺 及设备等内容 涂料用丙烯酸树脂的溶液聚合工艺主要由单体的精制 催化剂的配制 溶 液聚合 树脂分离和干燥 溶剂回收五个部分构成 2 1 溶剂型丙烯酸树脂 溶剂型丙烯酸树脂是丙烯酸树脂的一类 可以用作溶剂涂料的成膜物质 该溶液是一种浅黄色或水白色的透明性黏稠液体 溶剂型丙烯酸树脂的合成主 要采用溶液聚合 如果选择恰当的溶剂 常为混合溶剂 如溶解性好 挥发速 度满足施工要求 安全 低毒等 聚合物溶液可以直接用作涂料基料进行涂料 配制 使用非常方便 丙烯酸类单体的溶液共聚合多采用釜式间歇法生产 聚 合釜一般采用带夹套的不锈钢或搪玻璃釜 通过夹套换热 以便加热 排除聚 合热或使物料降温 同时 反应釜装有搅拌和回流冷凝器 有单体及引发剂的 进料口 还有惰性气体入口 并且安装有防爆膜 其基本工艺如下 1 共聚单体的混合 关键是计量 无论大料 如硬 软单体 或是小料 如 功能单体 引发剂 分子量调节剂等 最好精确到 0 2 以内 保证配方 的 准确实施 同时 应该现配现用 2 加入釜底料 将配方量的 混合 溶剂加入反应釜 逐步升温至回流温度 保温约 0 5h 驱氧 3 在回流温度下 按工艺要求滴加单体和引发剂的混合溶液 滴加速度要均 匀 如果体系温升过快应降低滴料速度 4 保温聚合 单体滴完后 保温反应一定时间 使单体进一步聚合 5 保温结束后 可以分两次或多次间隔补加引发剂 提高转化率 6 再保温 7 取样分析 主要测外观 固含量和黏度等指标 8 调整指标 9 过滤 包装 质检 入库 2 2 水性丙烯酸树脂 与传统的溶剂型涂料相比 水性涂料具有价格低 使用安全 节省资源和 能源 减少环境污染和公害等优点 因而已成为当前发展涂料工业的主要方向 水性丙烯酸烯树脂涂料是水性涂料中发展最快 品种最多的无污染型涂料 水性丙烯酸树脂包括丙烯酸树脂乳液 丙烯酸树脂水分散体 亦称水可稀 释丙烯酸 及丙烯酸树脂水溶液 乳液主要是由油性烯类单体乳化在水中在水 性自由基引发剂引发下合成的 而树脂水分散体则是通过自由基溶液聚合或逐 步溶液聚合等不同的工艺合成的 从粒子粒径看 乳液粒径 树脂水分散体粒径 水 溶液粒径 从应用看以前两者最为重要 丙烯酸乳液主要用于乳胶漆的基料 在建筑涂料市场占有重要的应用 目 4 前其应用还在不断扩大 近年来丙烯酸树脂水分散体的开发 应用日益引起人 们的重视 在工业涂料 民用涂料领域的应用不断拓展 根据单体组成通常分 为纯丙乳液 苯丙乳液 醋丙乳液 硅丙乳液 叔醋 叔碳酸酯 醋酸乙烯酯 乳液 叔丙 叔碳酸酯 丙烯酸酯 乳液等 三 丙烯酸树脂涂料的应用 3 1 用于建筑涂料 例如 丙烯酸树脂建筑用乳胶漆 聚丙烯酸酯彩色涂料 防水涂料和外墙 涂料等 聚丙烯酸酯彩色涂料的基料可用于制备清漆或者色漆 其制得的清漆或者 色漆适合于内外墙装饰 具有色彩艳丽 耐水性 耐恶劣气候性强 漆膜柔韧 对环境无污染等特点 3 2 用于光学涂料 例如 溶剂型丙烯酸荧光涂料 丙烯酸夜光涂料 聚合物水泥长余辉蓄能 发光涂料 丙烯酸紫外光固化光纤带涂料等 溶剂型丙烯酸荧光涂料 聚丙烯酸树脂无色透明且透光性良好 特别是对 紫外光透过率高 耐水 耐碱性好 其作为主要成膜物添加荧光颜料制成荧光涂 料 施工性好 漆膜鲜艳 使用时间长 可用于建筑涂料 装潢设计 铁路 公路 人造景观等 3 3 用于抗菌涂料 例如 食用用型无机抗菌涂料 防氡抗菌苯丙乳液建筑涂料 纳米氧化锌 苯丙乳液抗菌涂料 纳米银粉抗菌涂料等 食用用型无机抗菌涂料 由溶胶 凝胶法制备的 Ag 系 Ag Zn 系及 Ag Cu 系无机抗菌粉体可添加与丙烯酸涂料中得到抗菌性 耐酸性 耐碱性和耐水 性优良的抗菌涂料 该涂料可广泛应用于食品厂 酿造厂 制药厂及医院等场 所 3 4 用于导电功能涂料 例如 丙烯酸 石墨导电涂料 丙烯酸 聚苯胺防腐导电涂料 塑料制品 用丙烯酸防静电涂料等 丙烯酸 石墨导电性涂料具有良好的导电性 对陶瓷表面具有良好的附着 力 其优点在于不污染环境 价格低廉 主要用于电磁屏蔽的涂覆 3 5 用于制备防腐涂料用于光学涂料 例如 水性铁红丙烯酸防锈漆 水性自交联丙烯酸防腐涂料 耐酸雨有机 硅改性丙烯酸涂料 水性聚氨酯改性丙烯酸木器涂料等 水性铁红丙烯酸防锈漆是自干型涂料 其性能优于红丹酚醛防锈漆和红丹 醇酸防锈漆 该漆具有优良的耐盐水性 耐腐蚀性 漆膜附着力强 坚韧牢固 可与各类面漆配套使用 且无毒害 不燃不爆 对坏境污染少 便于储藏运算 和施工涂料 该涂料主要应用于大型机械 车辆 船舶与小型仪器仪表的涂装 5 四 丙烯酸树脂涂料的发展前景 丙烯酸树脂涂料已经开发出众多品种 其应用也日益扩大 随着新技术的 发展和渗透 涂料的品种必将不断更新和拓展 对于三高一低的要求 丙烯酸 树脂有其独特的优势 其发展方向有热固性聚合物乳胶涂料 丙烯酸酯重防腐 涂料和纳米涂料 丙烯酸树脂色浅 透明性好 户外曝晒保光保色性优 在 170 下不分解 不变色 有较好的耐酸 碱 盐 油脂 洗涤剂等化学品的沾污及腐蚀性能 及优良的加工性能 尤其是能用各种化学单体和新材料广泛改性 赋与各种特 殊性能 发展新品种 丙烯酸树脂涂料在车辆 轻工 家用电器 金属家具 铝制品 卷材工业 仪器仪表 建筑 纺织品 塑料制品 木制品 造纸等工 业均有广泛应用 丙烯酸树脂涂料已成为涂料中骨干产品 产量逐步接近醇酸 树脂涂料 丙烯酸树脂是重要的涂料工业用成膜物质 其今后的发展仍将呈加速增长 趋势 其中水性丙烯酸树脂 包括乳液型和水可稀释型 的研究 开发 生产 及应用将更加受到重视 高固体份丙烯酸树脂和粉末涂料用丙烯酸树脂也将占 有一定的市场份额 同时 氟 硅单体改性 聚氨酯改性 环氧树脂改性 醇 酸树脂改性以及纳米材料改性的丙烯酸树脂在一些高端及特殊领域的应用会得 到进一步的推广 参考文献参考文献 1 刘安华 涂料技术导论 M 化学工业出版社 2005 3 2 汪长春 包启宇 丙烯酸涂料 M 化学工业出版社 2000 2 3 李芳 凌建雄 国外丙烯酸涂料的发展现状 J 中华商务网讯 2003 11 1 3 4 陶子斌 邱光鸿 我国丙烯酸涂料发展动向 J 中国涂料 1988 4 16 19 5 Bagby Will Industrial Paint Powder J Mar2005 Vol 81 I