醇酸树脂及其改性

测定:样品:200#油漆溶剂油=10:7.3,以加氏管测定)。接近终点时每间隔0.5h测一次。当粘度达到7s,酸值达到18mgKOH/g以下时,立即停止加热,抽入或放入稀释罐进行冷却。当温度降到150℃下,加入200#油漆溶剂油1567kg溶解成醇酸树脂溶液,再冷却至60℃以下过滤。 61%油度豆油脂肪酸树脂

大多数醇酸树脂是以苯酐生产的,而只要是醇酸树脂就有一定的酸值。由于苯酐的第二个羧基,及半酯化开环后释放出来的-COOH,其反应活性比第一个羧基低,也比脂肪酸、苯甲酸低,只是松香的空间位阻大于苯酐的第二个羧基,所以一般来说,醇酸树脂的酸值是苯酐的第二个羧基未完全反应的表现。所以一般来说,醇酸树脂的酸值是苯酐的第二个羧基未完全反应的表现。也就是说,那一部分未完全反应的苯酐只起到一元酸的作用。在计算设计终点AV>=0的醇酸树脂配方时,应把苯酐分为一元酸和二元酸两部分来处理。以Kt代表理论K值,以Kp代表实际醇酸常数。

试以61%油度豆油脂肪酸树脂为例,做配方分析。

产品设计固体分:50%;固体树脂酸值:12mgKOH/g(50%的液体树脂为24mgKOH/g),只起到一元酸作用的苯酐数量近似计算为:24/56100*96.6*148 = 6.12份。 配方 豆油(双漂) 季戊四醇(工业品) 苯酐一元酸 苯酐二元酸 甘油(油内) 合计 投料比/% 58.24 13.82 21.82 27.56 当量值 293 35.5 eA 0.400 eB m0 0.265 0.390 0.410 74.0 0.295 2.30 0.41 0.147 4.26 1.105 4.65 1.42 0.548 100.00 脱水量0.189*18 = 3.40,树脂理论得量96.90.

0.548

????==0.950

0.557??=1.020 ??=1.029 Kt=0.95,似乎工艺不安全,但由于Kp=1.024,所以工艺是安全的,按照这种方法,配方的R、r和羟值都有提高。 醇酸树脂生产的质量控制:

(一) 酸值 酸值是醇酸树脂生产质量控制的主要技术指标。在生产过程

中不断定期地取样测定酸值,它反映釜内反应进行的情况。

酸值是指中和1g试样所需要的氢氧化钾的克数,标志着酯化反应的速率和程度。制造醇酸树脂需要分子量高,酸值低,即酯化反应要完全。控制酸值要比凝胶化时高2~5mgKOH/g,这样的树脂(常温、自干型)制得的漆膜性能与稳定性都比较好。大多数醇酸树脂的酸值都控制在10mgKOH/g以下。

(二) 粘度 粘度是醇酸树脂生产质量控制的主要技术指标。在生产过程

中不断定期地取样测定酸值,它反映釜内反应进行的情况。

粘度表示醇酸树脂缩聚程度与分子量的增长。现场测定方法是将固体树脂溶于一定数量的指定溶剂,在规定温度下以加氏管测定。加氏管有两种表示方法:一种是与装有标准粘度液体的并行比较,以加氏管规定的英文字母表示粘度档次;另一种用时间s表示粘度。标准的加氏管可以和绝对粘度对应换算。

酸值-粘度的关系

以粘度的对数值和酸值对反应时间作图,这个曲线可以直观地反应进行情况。在理论上酸值联系着数均分子量,粘度联系着重均分子量。

另外,将酸值对粘度的倒数作图可得直线,直线的走向可观察配方、工艺是否合理。延长直线可以外推到凝胶化时间的酸值,所以是生产的有力工具。对于油度小(45%)的配方来说,这种推测方法更有利。应为短油度者反应快,现场测定酸值、粘度需要时间长,不易控制。 (三) 固化时间

有的醇酸树脂反应过快,测酸值、粘度法来不及控制,则采取测固化时间法。即将一块特制的钢板加热到200℃,滴一滴树脂于钢板上,记录树脂凝胶化时间。固化时间在10s左右的树脂是不稳定的,生产时终点控制一般不要小于10s。 (四) 颜色

醇酸树脂要求颜色很浅,而很多厂家做不到,原因是原料不净、设备不良、操作带入杂质、空气氧化等诸多因素的影响。树脂颜色较深将影响漆的色泽,特别是白色、浅色漆;有的还影响漆膜的耐久性。 (五) 化学分析 在实验室做醇酸树脂的分析一般包括分离与分析。测定

醇酸树脂所含游离酸、羟基含量、不皂化物、多元酸种类、多元醇种类、脂肪酸种类和是否有其他改性剂如松香、苯乙烯、丙烯酸类、酚醛树脂、氨基树脂等。先以红外吸收光谱定性地进行测定,可大量简化以后的分析工作。特别是可以先鉴定是否为苯二甲酸或其他多元酸所制得的醇酸

树脂,是否含有酚醛、氨基、苯乙烯等改性剂。分离方法为将醇酸树脂以乙醇、氢氧化钾皂化,这样可将多元酸作为钾盐分离出来、滤出。脂肪酸在滤液中,稀释、酸化,以溶剂(石油醚或苯)萃取出来。多元醇残留在溶液中,分析方法可用经典的容量法、重量法、色谱法等。采用纸色谱、薄层色谱、气相色谱来分离分析,可大大简化分析工作。

现在醇酸树脂也是一种原料,也是一种商品,对醇酸树脂技术指标做快速分析是很有必要的。已有一种醇酸树脂的植物油的成分分析法,采用PEG毛细管柱色谱质谱联用仪,对醇酸树脂水解甲酯化产物进行色谱分析和质谱分析。 (六) 醇酸树脂的规格

在醇酸树脂生产中,主要控制酸值、黏度和颜色,用同一配方、相同原料、相同生产条件所生产的醇酸树脂都应控制相同的指标,以保持产品的稳定性。但醇酸树脂的规格不限制生产控制指标。商品醇酸树脂的规格包括:牌号(或型号)、油品、苯二甲酸酐、多元醇、颜色、酸值、粘度、固体分及兑稀溶剂名称等规格。

醇酸树脂的应用:

醇酸树脂按照油品和油度的不同,可概括为三种用途:

干性油醇酸树脂,在空气中自动氧化成膜,可制成各种清漆、色漆

及各种类型的涂料;

和氨基树脂配合使用,制成氨基醇酸树脂烘漆;与脲醛树脂合用,以酸催化做家具漆;也可和多异氰酸酯一起,制成双组份聚氨酯涂料;

醇酸树脂作为增塑剂和热塑性水中合用,如硝基漆、乙基纤维素、氯化橡胶、过氯乙烯树脂等合用,以改进挥发性涂料的性能。

醇酸树脂的种类和用途 1) 干性油短油度醇酸树脂

短油度醇酸树脂,含油30%~40%,含苯二甲酸酐大于35%。所用的油通常有亚麻油、桐油、豆油、梓油、脱水蓖麻油等干性油或他们的脂肪酸。这类醇酸树脂的粘度比较高,需用芳香烃溶剂如二甲苯来溶解,制成漆后,宜喷涂或浸涂;既可自动化干燥,也可烘干成膜;漆膜有较好的光泽、较高的硬度、保光性和保色性及户外耐久性较好。可用于汽车、玩具、机器零件等金属制品。既可以做地漆,也可做面漆。还可以与氨基

树脂混合制成烘漆;也可与脲醛树脂合用,以酸为催化剂制成自干漆。 2) 干性油中油度醇酸树脂

含由46~55%,含苯二甲酸酐30%~35%,是最常用的一类醇酸树脂。由自干性油、甘油(或季戊四醇)、苯二甲酸酐制成。由季戊四醇取代全部或部分甘油制得的醇酸树脂,结构紧密而官能度高,油度稍长,比甘油制得的漆膜干率与耐久性好。62%左右油度的季戊四醇醇酸树脂与55%左右油度的甘油醇酸树脂可相互代用。

用干性油中油度醇酸树脂制出的漆可以刷涂、喷涂或辊涂。漆膜干燥快,有很好的光泽、柔韧性和耐候性。可制成自干或烘干清漆、底漆、磁漆、腻子等。施工于金属、木材及其他材质上,如汽车修补漆、卡车漆、家具漆、农机漆及水线上的船舶漆等其他机械或建筑用漆。 3) 不干油醇酸树脂

不干油醇酸树脂是用椰子油、蓖麻油、壬酸、月桂酸、叔碳酸以及其他饱和脂肪酸和中低碳合成脂肪酸等制成。不论短油度不干性醇酸树脂还是中油度蓖麻油醇酸树脂,由于极性较大,必须用芳香烃溶剂。 ? 用于硝基漆的不干性油醇酸树脂 中、短油度的不干性油醇酸树

脂用于硝基漆作增塑剂。其作用如下:

? 增加漆膜的附着力。因为硝基纤维素本身的附着力很差,醇酸树

脂比增塑剂更能增加硝基漆的附着力,而漆膜硬度降低并不明显,且加量大可达到与硝基纤维素相同的量。

? 提高硝基纤维素的光泽。硝基纤维素单独制漆,光泽很低,如加

入醇酸树脂可以大幅度提高硝基漆的光泽。 ? 增加硝基漆的丰满度。

? 加入醇酸树脂可以提高硝基漆的固体分,且不增加粘度,从而也

增加一次漆膜的厚度。

? 防止漆膜收缩。因为硝基纤维素值得的漆膜随溶剂的挥发,漆膜

将收缩,若加入醇酸树脂可防止漆膜收缩。

? 提高硝基纤维素的耐候性。用醇酸树脂代替松香酯,从而大大提

高了硝基漆的耐候性。

? 用于氨基醇酸漆的不干性油醇酸树脂 醇酸树脂上游离的羟基与

羧基可与氨基树脂上的羟基、烷氧基起缩合反应。少量的氨基树脂(3%)可改善醇酸树脂漆的起皱性,较多的氨基树脂(如醇酸树脂的1/5~1/2),则需要烘干。氨基树脂漆交联固化作用,而醇酸树脂则

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