自干型水性树脂的合成

自干型水性树脂的合成

0低水分树脂在涂料用树脂中的应用现状传统的溶剂涂料中大约有50%是有机溶剂。在涂料的生产和加工过程中，大量蒸发有机化合物（voc）被排放到大气中，直接影响人类和其他生物的健康。挥发性有机化合物在紫外线的作用下发生光化学反应,产生的光化学烟雾破坏生态平衡,且易燃、易爆,极易引起火灾。为了保护人类赖以生存的环境,自20世纪70年代以来,各工业发达国家致力于开发无污染、低能耗型涂料,从而为高固体分树脂和水性树脂的开发应用提供了广阔的市场。随着环保法规的日趋完善,人们环保意识的不断增强,低VOC涂料必将是21世纪国内外涂料市场的主角。醇酸树脂是重要的涂料用树脂,其用量一直占涂料工业用树脂的首位,使其水性化很有必要。但是水性醇酸树脂干燥慢,早期硬度低,耐水性差。本文采用丙烯酸酯类对其进行改性,获得了满意的结果。1实验部分1.1甲酰甲胺的合成亚油酸,安徽芬德利油脂公司;苯甲酸,天津;三羟甲基丙烷,间苯二甲酸,进口;季戊四醇,濮阳;顺酐,山西;苯乙烯,进口;甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯,北京东方;引发剂,兰州;丁醇、乙二醇单丁醚,江苏三木。1.2试验计划基础树脂的配方见表1。改性树脂的配方见表2。1.3制备工艺1.3.1基本木材准确称取各种物料,装入反应釜中,升温至230~240℃保持酯化反应至终点。降温,加入溶剂,待用。1.3.2升温至稳定滴加将基础树脂加入反应釜中,将各种丙烯酸酯和引发剂放入滴加罐中,升温至120~125℃,匀速滴加完毕。然后保持反应1h,补加引发剂,保持反应1h,降温至40℃以下,加入二甲基乙醇胺中和,调整pH至8~9,加入去离子水调整固体分和黏度,待用。1.4由亲水酸涂料制成1.4.1由防水白脂酸涂料组成水性白色醇酸涂料的配方见表3。1.4.2上砂磨机研磨法将树脂放入配料盆中,依次加入助溶剂、分散剂、消泡剂和各种颜填料,搅拌均匀,上砂磨机研磨至细度合格,用水调整黏度合格,加入催干剂,搅拌均匀,包装。1.4.3生产力指标水性醇酸涂料的性能指标见表4。2结果与讨论2.1油度对接枝共聚的影响油度表示的是亚油酸在树脂中的含量。在改性树脂中,如果油度短,聚酯含量大,树脂黏度大,用于接枝共聚的双键含量少,不利于聚合反应。如果油度太长,刚性基团减少,容易造成树脂的水溶性下降。因此,选择油度为55%~58%的醇酸树脂为宜。2.2改善树脂在伯羟基间的溶胶体系三羟甲基丙烷有3个伯羟基和1个烷基支链,烷基支链可以减少3个伯羟基之间的作用力,改进树脂和助溶剂的混溶性,提高树脂的水溶性,并在一定程度上降低了醇酸树脂的黏度,有利于树脂的改性。季戊四醇可以提高树脂的干性并降低成本,因此,本试验采用两者搭配使用。2.3间苯二甲酸树脂用邻苯二甲酸酐制成的水性醇酸树脂,由于树脂的相对分子质量低,漆膜干性不好,且含有酯键,容易受到酸碱的攻击,易水解,造成树脂的性能下降。采用间苯二甲酸可以提高树脂的相对分子质量,提高硬度和缩短干燥时间,还可提高树脂的水溶稳定性。引入少量顺酐,可以增加醇酸树脂主链上的双键数量,用于与丙烯酸酯类单体共聚,提高树脂的水溶性、稳定性、干性和硬度。2.4扩大酸钠的溶解度丙烯酸酯类单体所占比例太小,显示不出改性的效果,漆膜性能达不到要求。而且,丙烯酸提供水溶性的酸值太少,会造成树脂的水溶性变差;丙烯酸酯类单体所占比例太大,单体自聚的倾向大,制成的树脂黏度大,漆膜脆性大,机械性能差。通过试验(表5),我们确定两者的比例为45∶55。2.5不同助溶剂的影响水性树脂虽然以水为稀释剂,但是也要加入助溶剂配合使用。助溶剂可以改善树脂的透明度,增加颜料的润湿性,并可缩短漆膜早期的干燥时间。各种助溶剂的影响见表6。由表6可见:两种助溶剂搭配使用有良好的助溶能力,保护了有机相和水相的溶解性,且漆膜干燥良好。2.6脂外观微乳浊单体和引发剂一起滴加3h,保持1h,树脂外观微乳浊,树脂转化率为93%。单体和引发剂一起滴加4h,保持1h,然后补加引发剂,转化率可以提高至98%,树脂外观透明。2.7酯基的检测改性树脂的红外谱图见图1。由图1可见:1728cm-1处是酯羰基的特征峰;2861cm-1处是甲基或亚甲基的特征峰,得到了预期产物。3烯酸酯类单体改性用亚油酸等原料合成了基础醇