水性醇酸涂料杂化改性的研究进展

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1、环境友好功能性涂料水性醇酸涂料杂化改性的研究进展刘国杰(中国氟硅有机材料工业协会专家委员会，北京100029)摘要：利用丙烯酸乳胶涂料的快干、保光保色性好，聚氨酯涂料耐化学腐蚀、物理机械性能优良等特性改进水性醇酸涂料性能。介绍了醇酸一丙烯酸常规乳液聚合杂化工艺和细乳液杂化工艺产品性能及其影响因素；对氨酯油水性化和氨脂油一丙烯酸酯细乳液杂化等工艺，产品性能及各影响因素也作了讨论。关键词：醇酸涂料；聚氨酯；丙烯酸酯；细乳液聚合；杂化聚合1概述1．1水性化是醇酸树脂的重要的发展方向醇酸树脂由于具有多功

2、能、综合性能好、原料易得、性价比好等优点，已成为涂料工业中量大面广的骨干树脂，市场最高比例一度曾达90％以上。就是在众多的其他合成树脂涂料大为发展的今天，醇酸树脂的产量仍占涂料用合成树脂的40％以上。醇酸树脂产量大，使用有机溶剂的量也大，发展水性醇酸树脂，降低Voc是醇酸树脂领域中较早开始的研究课题。自20世纪60年代以来，水稀释型和乳化型的两类水性醇酸树脂涂料逐步克服贮存不稳定、失干、耐水、耐溶剂性差的不足，不断提高质量，在国内外得到了推广应用。u引上述单一的水分散体醇酸树脂涂料虽然达到实用水

3、平，也广为推广，但综合性能与性价比和溶剂性醇酸树脂涂料相比仍有一些差距。因此，国外对水分散体醇酸树脂涂料进行了许多改性，其中较为成功的是丙烯酸与聚氨酯的改性。1．2改进水性醇酸涂料性能的重要途径一杂化改性对水性醇酸树脂涂料改性的研究工作，以丙烯酸改性为多，其次是聚氨酯及其他改性。醇酸乳液和聚丙烯酸酯乳液的性能比较见表lⅢ表1醇酸乳液和丙烯酸乳液用作成膜物的性能和优缺点项目醇酸乳液聚丙烯酸酯乳液分子相对质量(№)低高成膜机理物理和化学物理干燥时间中／长短初始硬度尚可好不发黏时间长短润湿性(颜料和底

4、材)好／尚可差光泽好尚可对底材渗透性好差保光保色性差较好用丙烯酸改性水性醇酸树脂，希望能综合醇酸乳液的高光泽和对木材等底材渗透性好、丙烯酸乳液的快干和保光保色性好的优点，克服醇酸乳液干燥慢等缺点。用聚氨酯改性醇酸乳液，是为了改进其耐水、耐溶剂性能，提高涂膜硬度。112第七届全国功能性氟硅材料和涂料市场开发及应用“瓮福蓝天杯”技术研讨会环境友好功能性涂料如果将丙烯酸乳渡或氨脂油乳液和醇酸乳渣采取简单的机械混和，也不采取其他措施，搅拌后就会很快分层。采用杂化(hybrid)工艺．可以较好克服这个弱点

5、。2醇酸一丙烯酸常规乳液杂化改性21在醇酸树脂存在下丙烯酸单体乳化聚合的杂化改性⋯211配方与工艺所用的醇酸为间苯一甲酸、季戊四醇和橙浆油腊肪酸的睦油醇酸树脂，所用丙烯酸单体是硬软单体的组合。硬单体有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯，鞔单体有丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯。醇酸树脂先溶解在选定的丙烯酸单体混合物中．在表面活性剂和击离子水存在下棍台均匀。引发剂、部分表面活性剂和去离子水预先加入反随釜中，滴加预乳液(3h内加完)，进行乳渣聚合3h，得到杂化乳液。配方和工艺详细介绍见参考文献[2]。212杂化乳渍成

6、膜性能醇酸一丙烯酸乳液用机械混合进行改性，不仅贮存不稳定，搅拌停止后会很快分层．制成涂膜不透明。而杂化乳液体系的成膜过程不可．干燥后凉膜透明。二者成膜过程和性能差别见幽l和表2。囤翟匾a攀悫凄-§'m硼6攀_曩醇醣一丙烯醋杂化体圈1醇酸一丙烯酸掺混体系和醇醯一丙烯酸杂化体系的成膜过程与涂膜形态“”表2掺混体系和杂化体系的浠胰性能“掺混体系杂化体系醇酸乳液干燥i天后硬度／s5028天后硬度／s95100千燥i天20。／60。光泽(％)36／7448／79吼／8328大20。／60。光泽(％)47／

7、7950／80最低成膜温度／℃涂膜外观透明环境友好功能性涂料从表2中可以看出，涂膜的硬度和外观是杂化体系明显优于机械掺混体系和单纯醇酸乳液。杂化体涂膜光泽和单纯醇酸乳液相当，略优于掺混体系。国内王俊卿博士进行了醇酸一丙烯酸杂化乳液合成研究，对所得的杂化体进行了表征，并在广东顺德鸿吕博士后流动工作站完成了扩大试验，他曾报告过工作思路和部分工作内容n叫。2．2在丙烯酸乳胶存在下乳化醇酸树脂的杂化改性01)2．2．1配方的组成(1)醇酸树脂皿麻仁油醇酸树脂：由Akzo--Nobel提供，M,=7300

8、9／mol，油度75％，酸值6，---lOmgKOH／g，基本为无溶剂，黏度1300mPa·s(23℃)；松浆油脂肪酸丁酯：由hkzo--Nobel提供，M,=7009／mol，酸值7mgKOH／g，无溶剂，黏度8Pa·s用于调节醇酸树脂黏度。用量举例：2249。(2)助剂非离子表面活性剂(Nl—Surf)：线性乙氧基脂肪醇，HLB值16．5，固含量65％；阴离子表面活性剂(AL--Surf)：是硫酸脂肪醇醚钠盐，固含量33％。表面活性剂混合物NI／AL的质量比为2。2，用量举例：1．1％(以总