醇酸树脂及其改性 下载本文

起提供缩聚基团和增塑、增加附着力的作用。氨基醇酸漆比醇酸树脂漆有更好的硬度、耐碱性、户外耐久性。

短油度的不干性醇酸树脂-氨基树脂烘漆可得到硬而坚韧的漆膜,具有良好的保光性、保色性、户外耐久性和一定的抗潮性、耐溶剂型与耐中等强度的酸碱溶液能力。中油度的不干性油醇酸树脂硬度相对低一些,但有相对较好的柔韧性和力学性能。短油度氨基醇酸树脂漆主要用于汽车、电冰箱、金属制品、玩具等,这类用途要求漆膜力学性能良好,保光、保色、耐污染、耐油、耐洗涤剂,长期使用而能保持漆膜完好。目前醇酸-氨基漆是主要的汽车面漆品种之一。该漆的醇酸树脂本分为短油度饱和脂肪酸(油)醇酸树脂或无油醇酸树脂。醇酸树脂的类型和质量对醇酸-氨基漆的性能影响很大,两者的极性、官能度要适应,才会有良好的融合性和共缩性。如果含有未反应的苯二甲酸酐或酸值过高,将使漆膜发暗。

4) 长油度醇酸树脂 长油度醇酸树脂,油度为60%~70%,苯甲酸酐含量

20%~30%。长油度醇酸树脂的漆膜有好的干燥性能,漆膜附有弹性,有良好的光泽、保色性与耐候性,但硬度、抗磨损性能略比中油度者差。长油度醇酸树脂的突出优点是易于刷涂施工、流平性好,因此可用于钢结构和户外建筑涂料、船舶涂料、氯化橡胶涂料,也可用以增强油基树脂漆和乳胶漆。

5) 极长油度醇酸树脂 油度大于70%,苯甲二酸酐含量小于20%,溶于

脂肪烃溶剂,可与油基树脂漆混合。此种树脂干燥满,但有良好的刷涂性与耐候性,主要用于油墨,也可作调色基料,户外房屋用漆或增强乳胶漆。

6) 醇酸树脂色漆的颜料体积浓度(PVC)对漆膜力学性能的影响

不同油度的醇酸树脂分别制成的清漆,干燥时间随油度的降低而缩短,拉伸强度、附着力等力学性能随油度的降低而增强。油度增加,漆膜在干燥过程中交联密度增加,导致内应力增加和漆膜收缩,因而附着力下降。加入颜料可以提高附着力。树脂不同,达到某一颜料体积浓度时,附着力达到最高值,越过此点,颜料再多加,则附着力下降。

醇酸树脂漆的品种

按品种:清漆、磁漆、调和漆、底漆、二道底漆、防锈漆、腻子; 按照漆膜光泽:高光、亚光、无光等。

醇酸清漆一般不用铅催干剂,因为醇酸树脂中游离的苯二甲酸酐能结合铅盐析出,从而使清漆发浑。醇酸清漆应加入防结皮剂,松节油也有防结皮作用。

色漆 重点是成膜物质和颜料、填料的体积比。实际在漆膜中,各组分是按相互占据的体积影响漆膜的性能。在设计醇酸树脂色漆配方时,在注意树脂、颜料、溶剂、助剂这些成分的质量分数同时,还要考虑配方的PVC值。PVC与漆膜的光泽祖略对应关系为:

PVC 3~20% 40~55% 55~60% 光泽度 有光磁漆 20~30% <5% 在醇酸树脂中,醇酸磁漆是非常成熟、应用广泛的一种面漆。它的PVC较低,一般为3~20%,不加或加极少的填料,这也是与醇酸树脂调和漆的主要差别。醇酸磁漆具有良好的装饰性和户外耐久性,既可以常温干燥,也可烘干,既是一种通用民用漆,也可制成各种工业漆,如卡车、农机、建筑机械用漆。在醇酸磁漆的基础上通过增大或加入消光剂可以产出亚光或无光漆。

醇酸树脂的改性

一、 新材料的应用

1) 多元醇 如三羟甲基丙烷、乙二醇、一缩二乙二醇、新戊二醇等。 i.

三羟甲基丙烷 有三个伯羟基,一个烃基支链,可以增加醇酸树脂在烃类溶剂中的溶解度。三羟甲基丙烷原先主要用于聚氨酯涂料,用于醇酸树脂可采用三种方式:a. 保持苯二甲酸酐不变;b.保持油度不变;c.三羟甲基丙烷与甘油等量置换。三羟甲基丙烷制成的醇酸树脂漆有以下优点:烘干时间较短,漆膜硬度较大,漆膜耐碱性、保光性、保色性、耐烘烤性较好,但抗冲击性比甘油醇酸树脂差。 ii.

乙二醇和一缩二乙二醇、新戊二醇 都是二元醇,若与高官能度的多元醇合用,可以调节平均官能度。如与季戊四醇合用,按照摩尔比1:1时其平均官能度为3。乙二醇能调节季戊四醇的官能度,可代替甘油做短油度醇酸树脂,基本维持油度和苯甲二酸酐含量不变。但乙二醇沸点低(198℃),所以在醇酸树脂生产时应采取蒸汽保温回流分馏柱。

iii. 某些端羟基聚合物作为多元醇,用于醇酸树脂的生产,可提高醇酸树脂的某些性能。例如,端羟基聚丁二烯树脂可以使醇酸树脂漆的双摆硬度达到0.7以上。该树脂适于制作要求硬度高、耐油性好、平滑、有光泽的工程机械漆。

2) 多元酸 i.

松浆油酸 来自松木造纸的废料,工艺不同,分馏出的松江油酸的成分也不同。要求松香含量越少越好,最好不超过0.3%,一般在0.1%左右。松浆油酸的成分和豆油脂肪酸接近,可以制成自干性醇酸树脂。因为不含亚麻酸,所以黄变性甚低,适于制作白漆、浅色漆,可以自干与烘干。松浆油酸更适应采用高聚物法制造醇酸树脂。 ii.

间苯二甲酸 间苯二甲酸在酯化时表现出官能度大于苯二甲酸酐。在处理配方时,其K值应有所增加,如1.05.间苯二甲酸在酯化时表现与苯二甲酸酐不同,它的熔点高,在脂肪酸和甘油中不溶解,开始酯化很慢,所以酯化需用高温(如245~260℃)。还可以用酸解法,其温度要在280℃以上。

二、 改性醇酸树脂

改性醇酸树脂是指经过化学反应构成的新的醇酸树脂。醇酸树脂改性效果可归纳为:

改性剂 松香与松香酯 优点 快干,易刷涂,增加硬度,增加附着力 苯甲酸、对叔丁基苯甲酸 调整醇酸树脂的官能度,增加硬度,快干,改进颜色、光泽及耐化学药品性 酚醛树脂 增加硬度、提高耐水性、耐碱性、耐溶剂型及耐化学药品性 乙烯单体【苯乙烯、甲基丙烯酸(酯)】 快干,改善光泽、颜色,提高耐候性(甲基丙烯酸酯),提高耐水性(苯乙烯) 有机硅(指少量有机硅改性) 提高防潮性,提高耐候性 降低耐溶剂性,改性过多干燥困难 多异氰酸酯(芳香族、脂肪族) 提高干率,提高耐水性,提高芳香族异氰酸酯易黄变、粉化、耐溶剂性差,耐候性降低(苯乙烯改性) 黄变性高,稳定性差 缺点 用量过多时易黄变,耐候性下降 溶解度与柔韧性降低 附着力,提高耐磨性、耐化学药品性、耐候性(脂肪族异氰酸酯) 双组份使用时限短 1. 松香改性醇酸树脂

松香的主要成分为松香酸,是链终止剂,可以把它简单作为一元酸来使用。因为松香分子体积和空间位阻很大,所以可以减缓体系的胶化。配方设计时K值要减小一些。松香可以是醇酸树脂更容易溶解于脂肪烃溶剂,增加漆膜的附着力,减少漆膜起皱,提高漆膜的耐水性、耐碱性和光泽度,降低粘度。漆膜释放溶剂较快,干率提高,干透加快。但松香含有共轭双键,不耐老化,用量过多影响耐候性,还会引起变色、发脆,所以应根据需要来确定用量。 工业豆油脚脂肪酸,其规格为:酸值195~205mgKOH/g;碘值110~120gI2/100g;色泽(铁钴比色剂)2~4号;凝固点24~32℃。用松香改性豆油脚脂肪酸醇酸树脂的目的是:提高其干性(豆油脚脂肪酸的碘值较低),并改善其极性和溶解性,以制备分子量适中的醇酸树脂。鉴于豆油脂肪酸在涂料行业应用较广,所以这种松香改性豆油脂肪酸醇酸树脂具有一定代表性。 2. 苯甲酸改性醇酸树脂

苯甲酸是一元酸,配方处理简单,按一般原则取代一定当量比例的脂肪酸(一般取代30%;若50%则树脂漆膜过脆),所制醇酸树脂都是中、短油度醇酸树脂。配制成各种磁漆、漆膜坚固、美观耐用,用于卡丁车、拖拉机、机械部件等物品涂装。

制造工艺如下:将豆油脂肪酸、多元醇、苯二甲酸酐、苯甲酸加入反应釜中,通入CO2,升温至150℃保持0.5h;升温到180℃保持2h,升温到230℃以溶剂法(加入二甲苯)酯化。保持酸值小于10mgKOH/g,以200#油漆溶剂油稀释溶解成50%树脂溶液。

苯甲酸是一元酸,分子量较小,而且有一个苯环结构,引入醇酸树脂结构之后可使漆膜快干,光泽度高、硬度大,耐水性、耐盐雾性、保光性、耐候性均好,耐溶剂性比改性苯乙烯好,不怕咬底;但较脆,耐冲击性与弯曲性比未改性较差。它与其他醇酸树脂或氨基树脂的混溶性也较好,可以拼用,先以为改性者研磨色浆,再与改性者合并。与氨基树脂合用可以快干,同时还可减少氨基树脂的用量。