水性丙烯酸树脂工艺及配方设计教学课件

第八章丙烯酸树脂第一节概述第二节丙烯酸(酯)及甲基丙烯酸(酯)单体第三节丙烯酸树脂的配方设计第四节溶剂型丙烯酸树脂第五节水性丙烯酸树脂第一节概述以丙烯酸酯、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丙烯酸树脂,以其为成膜基料的涂料称作丙烯酸树脂涂料该类涂料具有色浅、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。近年来,国内外丙烯酸烯树脂涂料的发展很快,目前已占涂料的1/3以上,因此,丙烯酸树脂在涂料成膜树脂中居于重要地位。从组成上分,丙烯酸烯树脂包括:丙全树脂、苯丙树脂、硅丙树脂、醋丙树脂、氟丙树脂、叔丙(叔碳酸酯-丙烯酸酯)树脂等。从涂料剂型上分,主要有:溶剂型涂料、水性涂料、高固体组份涂料和粉末涂料其中水性丙烯酸烯树脂涂料的研制和应用始于50年代,70年代初得到了迅速发展,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,因而已成为当前涂料工业发展的主要方向之涂料用丙烯酸树脂也经常按其成膜特性分为:热塑性丙烯酸树脂和热固性丙烯酸树脂。热塑性丙烯酸树脂其成膜主要靠溶剂或分散介质(常为水)挥发使大分子或大分子颗粒聚集融合成膜,成膜过程中没有化学反应发生,为单组分体系,施工方便,但涂膜的耐溶剂性较差热固性丙烯酸树脂也称为反应交联型树脂,其成膜过程中伴有几个组分可反应基团的交联反应,因此涂膜具有网状结构,因此其耐溶剂性、耐化学品性好,适合于制备防腐涂料返回4第二节共聚物与共聚单体丙烯酸类及甲基丙烯酸类单体是合成丙烯酸树脂的重要单体。该类单体品种多,用途广,活性适中,可均聚也可与其它许多单体共聚。例如均聚物难满足成膜物要求PMMA:太脆,聚丙烯酸丁酯:太软,粘,可做粘合剂,不宜作涂料二者共聚物最常用,称为全丙涂料MMA:硬单体BA:软单体二者的共聚物的Tg可按加合性公式计算1共聚目的(1)改进树脂的Tg(2)调节树脂极性、溶解性、机械力学性能,如丙烯酸,甲基丙烯酸可改进漆膜与底材的附着力;(3)引进官能团,用以和交联剂反应形成交联结构,主要功能单体有:丙烯酸羟乙酯(羟丙酯),N-羟甲基丙烯酰胺,引入-OH丙烯酸,甲基丙烯酸,亚甲基丁二酸,引入-COOⅠI使共聚物成为水溶性,改进树脂附着力,与有关交联剂发生反应。所以,应共聚涂膜的使用要求,选择合适的单体对共聚物进行分子设计并通过实验,研制符合要求的涂料用树脂。依据单体对涂膜性能的影响常可将单体进行如下分类,以方便应用。单体名称功能甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸乙酯苯乙烯提高硬度,称之为硬单体。丙烯睛丙烯酸乙酯烯酸正丁酯丙烯酸月桂酯提高柔韧性,促进成膜丙烯酸2-乙基己酯甲基丙烯酸月桂酯称之为软单体。甲基丙烯酸正辛酯丙烯酸-2-羟基乙酯丙烯酸2-羟基内酯甲基丙烯酸2羟基乙酯甲基丙烯酸-2-羟基丙酯甲基丙烯酸缩水甘油酯丙烯酰胺羟甲基丙烯酰胺引入官能团或交联点,N丁氧甲基(甲基)丙烯酰提高附着力丙酮丙烯酰胺(DAAM)甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯(AAEM)称之为交联单体。乙烯基苯乙烯基三甲氧基硅烷乙烯基三乙氧基硅烷乙烯基三异丙氧基硅烷甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷丙烯酸与甲基丙烯酸的低级烷基酯苯乙烯抗污染性甲基丙烯酸甲酯苯乙烯甲基丙烯酸月桂酯耐水性丙烯酸-2-乙基己酯丙烯睛甲基丙烯酸丁酯耐溶剂性甲基丙烯酸月桂酯丙烯酸乙酯丙烯酸正丁酯丙烯酸2-乙基己酯保光、保色性甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸丁酯丙烯酸甲基丙烯酸实现水溶性,增加附着亚甲基丁二酸(衣康酸)力苯乙烯磺酸称之为水溶性单体乙烯基磺酸钠表面活性单体。AMPS由于叔碳酸乙烯酯上有三个支链,一个甲基,至少还有一个大于c4的长链,因此空间位阻特别大,不仅自身单元难以水解,而且对于共聚物大分子链上邻近的醋酸乙烯酯单元也有很强的屏蔽作用,使整体抗水解性、耐碱性得到很大的改善,同时,正是由于此屏蔽作用,使叔碳酸乙烯酯共聚物漆膜具有很好的抗氧化性及耐紫外线性能。叔碳酸基团的屏蔽作用可如下图示意表示CH2-CH—CH2-CHCH2据推测,一个叔碳酸基团可以保护2-3个乙酸乙烯酯单元。叔碳酸乙烯酯-醋酸乙烯酯共聚物乳液配制的乳胶漆,性价比很髙,综合性能不低于纯丙乳液;纯丙乳胶漆目前存在耐水解性、耐温变性较差等缺点,与叔碳酸乙烯酯共聚,可以大大提高丙烯酸树脂的耐候性、耐碱性等,不仅可以作为内墙涂料也可用作外墙涂料。返回9第三节丙烯酸树脂的配方设计丙烯酸树脂及其涂料应用范围很广,如可用于金属塑料及木材等基材。金属包括铁、铝、铜、锌、不锈钢等;塑料包括PP、HDPE、PC、ABS、PVC、HPS、PET等。所涂饰的产品包括飞机、火车、汽车工程机械、家用电器、五金制品、玩具、家具等,因此其配方设计是非常复杂的。基本原则是首先要针对不同基材