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水性醇酸樹脂涂料作為環(huán)境又好漆已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。但與溶劑型醇酸樹脂比較,水性醇酸樹脂配制的涂料存在干燥慢、硬度低、耐水性尤其是耐堿性差等問題,但通過改性,這些問題都能一一得到解決。
(1) 對(duì)醇酸部分的改性
在制備水性醇酸樹脂的過程中,樹脂的醇酸部分能用各種可能的醇酸成分進(jìn)行改性。用于合成水溶性醇酸樹脂的原料有植物油或脂肪酸、多元醇、多元酸、共溶劑和中和劑等。各組分的作用不同,對(duì)水溶性醇酸樹脂性能的影響不同。多元醇部分,由甘油制備的醇酸樹脂水溶性和干率較差,酯鍵嚴(yán)重水解使得醇酸樹脂的穩(wěn)定性變差。季戊四醇具有四個(gè)伯羥基,反應(yīng)較甘油活潑,一般與二元醇或三元醇配合使用。三羥甲基丙烷有3個(gè)伯羥基和1個(gè)烷基支鏈。烷基支鏈可減少3個(gè)伯羥基之間的作用力,改進(jìn)了樹脂與共溶劑的混溶性,水溶性也明顯改善,并在一定程度上降低了醇酸樹脂的粘度。由于烷基支鏈對(duì)酯基起屏蔽作用,隔離水分子的攻擊,使得三羥甲基丙烷醇酸樹脂的水解穩(wěn)定性較甘油或季戊四醇形成的酯有明顯提高。還可采用N-雙羥乙基-2-羥乙氧基乙酰胺合成水溶性醇酸樹脂。多元酸部分,苯酐價(jià)格便宜,酯化反應(yīng)溫度較低,反應(yīng)平穩(wěn)易控制,但苯酐易形成半酯使樹脂相對(duì)分子質(zhì)量較低,并導(dǎo)致涂膜干燥時(shí)間延長和硬度降低。采用間苯二甲酸代替苯酐可提高樹脂相對(duì)分子質(zhì)量,提高硬度和縮短涂膜的干燥時(shí)間,提高樹脂的水解穩(wěn)定性。也可用其他多元酸,如用不飽和二元酸順酐替代部分苯酐對(duì)醇酸樹脂進(jìn)行改性。苯酐制備醇酸樹脂,在主鏈上引人雙鍵,生成的聚合物為中部與苯酐反應(yīng)生成的聚合鏈,而兩端是與順酐反應(yīng)生成的聚合鏈封端的嵌段聚合物。由于樹脂分子上芳環(huán)數(shù)量減少,C-C雙鍵使得鄰近的單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)更為容易,使分子鏈較柔順,同時(shí)也使分子鏈較規(guī)整,易結(jié)晶,增加樹脂涂膜的硬度。與此同時(shí),順酐還會(huì)與側(cè)鏈脂肪酸中的雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)。在疏水性的脂肪酸酯鍵上引入羧基。當(dāng)羧基含量達(dá)到一定程度時(shí),樹脂的水溶性明顯增加。如果順酐用量過多,樹脂粘度增大,影響涂料的施工性能,涂層的耐水性也會(huì)明顯下降。
(2) 苯乙烯改性
苯乙烯改性醇酸樹脂涂料具備粘接力強(qiáng)、耐水性好、干燥速度快等特點(diǎn)。苯乙烯改性醇酸樹脂有雙鍵共聚法、官能化苯乙烯改性法及偶氮酯自引發(fā)聚合法三種基本方法。用苯乙烯共聚改性的順酐醇酸樹脂提高了普通苯乙烯改性醇酸樹脂的耐溶劑性能、貯存穩(wěn)定性等性能,拓寬了原料的選擇范圍,降低了改性樹脂的成本,擴(kuò)大了改性樹脂涂料的應(yīng)用領(lǐng)域。官能化苯乙烯改性醇酸樹脂的優(yōu)點(diǎn)有:
(a)原料油或脂肪酸在選擇上有較大的自由度,可以不用含有共軛雙鍵的油或脂肪酸;
(b)可以在醇酸樹脂分子中引入最大限度的聚苯乙烯鏈段,而不影響樹脂體系的透明性;
(c)樹脂組分均勻,樹脂涂膜的耐酸、堿、鹽及耐溶劑性能優(yōu)異;
(d)拓寬了改性醇酸樹脂的原料選擇途徑。偶氮酯自引發(fā)聚合可以在無共軛雙鍵油、脂肪酸或氧化油的存在下將醇酸樹脂苯乙烯化。反應(yīng)過程中不需任何引發(fā)劑或催化劑,接枝活性點(diǎn)在多元醇分子骨架上,避免了產(chǎn)生大量的聚苯乙烯均聚物。但該法工藝耗時(shí)長(20h左右),且苯乙烯的轉(zhuǎn)化率低(60%~75%),因此工業(yè)化生產(chǎn)有一定的限制。
(3)丙烯酸改性
使用丙烯酸改性醇酸樹脂具有優(yōu)良的保色性、保光性、耐候性、耐久性、耐腐蝕性及快干性、高硬度,還具有溶劑型醇酸樹脂所擁有的優(yōu)點(diǎn)。將丙烯酸改性的醇酸樹脂水性化,可以采用乳液聚合法合成醇酸乳液,或用脂肪酸法合成水溶性醇酸樹脂,而且使用該方法還可以改善流變性及與各種助劑的相互作用,縮短干燥時(shí)間酸改性的醇酸樹脂水性化,可以采用乳液聚合法合成醇酸乳液,或用脂肪酸法合成水溶性醇酸樹脂,而且使用該方法還可以改善流變性及與各種助劑的相互作用,縮短干燥時(shí)間。
(4)其他方式改性
采用異氰酸酯改性可提高硬度、耐候性和耐水性,改善變黃性。目前用有機(jī)硅改性水性醇酸樹脂也是研究的熱點(diǎn)。這種改性就是引入有機(jī)硅中間體,施工性能類似于水性醇酸樹脂,而干燥性能、耐候性、耐久性、耐熱性和耐水解性增加,同時(shí)也改善了保光性和光澤恢復(fù)性。如果用氟來改性的話,水性丙烯酸—醇酸樹脂的耐候性、耐水性、耐油性、耐化學(xué)腐蝕性都比較優(yōu)良,而且還具有自潔性,是其他改性所沒有的。采用酯化法熔融聚合制得水分散性醇酸樹脂,提高了水分散性醇酸樹脂的外觀狀態(tài)和穩(wěn)定性,酯化反應(yīng)的終點(diǎn)以6mgKOH/g最為適宜。使用不同的脂肪油合成不同油度的水分散性醇酸樹脂。通過涂膜性能測(cè)試確定由脫水蓖麻油制得的水分散性醇酸樹脂的綜合性能最好,油度以50%最為合適。