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水性漆基本概念及水性丙烯酸树脂概述!

发布时间:2022-09-16 23:11:51 来源:欧宝娱乐官网在线网址 作者:OB欧宝网页登录

  2020年我国涂料总产量近2500万吨,VOC排放高达五、六百万吨,造成严重的资源浪费。同时,VOC排放也是PM2.5的重要来源,控制VOC,对大气污染防治至关重要。

  截止目前,全国绝大部分省、直辖市相继出台了对挥发性有机物征收排污费的地方性法规,引导涂料行业的研发、生产和应用向环保型涂料发展。

  基本组成为:水性树脂+水+助剂+颜填料;水性漆用水取代了大部分有机溶剂。

  根据水性树脂组成的不同,将水性漆分为:水性丙烯酸树脂漆、水性聚氨酯漆及水性环氧树脂漆等;

  根据防护等级的不同水性金属漆分为:轻防腐水性金属漆、中等防腐水性金属漆和重防腐水性金属漆。

  (2)水性聚氨酯(有聚酯型和聚醚型;芳香族型和脂肪族型;阴离子型、阳离子型非离子型;)

  随着科学技术的不断进步,传统的油性树脂正在逐步的被水性化,新的水性树脂还将不断涌现。

  (1)乳液聚合法:乳液聚合是油性单体借助乳化剂和机械搅拌,使单体分散在水中形成乳液,由水性引发剂引发的单体聚合。乳液聚合方法是水性丙烯酸树脂合成的经典方法。

  (2)外乳化法:即通过外加乳化剂,通过强剪切相反转生成水包油型聚合物乳液。该法只用于少数油性树脂的水性化。如水性环氧树脂乳液的制备。

  (3)自乳化法:通过对树脂结构的化学改性,引入非离子型或离子型的水性化单元,以实现其水可分散性,得到水分散型树脂。自乳化法是一种分子水平对树脂的改性,所得水分散体粒径小、分布窄、稳定性好,且技术含量高,是目前树脂水性化的主流方法。

  阴离子型丙烯酸树脂通常为羧酸盐型:含—COO-;阳离子型则为季胺盐型:含—N+R3。

  阴离子水性聚氨酯有羧酸盐和磺酸盐两种,分别含—COO-、—SO3-。阳离子型也是季胺盐型:含—N+R3。

  (1)水性丙烯酸树脂定义:以水为溶剂或分散介质,用丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基类单体及水性单体为主要原料合成的树脂体系称为水性丙烯酸树脂。

  (2)水性丙烯酸树脂分类:a根据组成成分:全丙水性树脂、苯丙水性树脂、硅丙水性树脂、醋丙水性树脂、氟丙水性树脂、叔丙(叔碳酸酯-丙烯酸酯)水性树脂等。

  热塑性丙烯酸树脂其成膜主要靠分散介质(水)挥发使大分子或大分子颗粒聚集融合成膜,成膜过程中没有发生化学反应。

  热固性丙烯酸树脂也称为反应交联型树脂,其成膜过程中伴有几个组分可反应基团的交联反应,因此涂膜具有网状结构,因此其耐溶剂性、耐化学品性好,适合于制备防腐涂料。

  水性丙烯酸树脂及其涂料应用范围很广,因此其配方设计是非常复杂的。基本原则主要遵循以下几点:

  为方便应用,通常将聚合单体分为硬单体、软单体和功能单体三大类。硬单体:甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(ST)、甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA) ;软单体:丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)。弱极性的苯乙烯、长链的丙烯酸及甲基丙烯酸酯(如月桂酯、十八烷酯)具有较好的耐醇性和耐水性。功能性单体有含羟基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,含羧基的单体有丙烯酸和甲基丙烯酸。其它功能单体有:丙烯酰胺(AAM)、羟甲基丙烯酰胺(NMA)、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯(AAEM)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)等。功能单体的用量一般控制在1%~6%质量份。乙烯基三异丙氧基硅烷单体由于异丙基的位阻效应,Si-O键水解较慢,在乳液聚合中其用量可以较高(10)。含羧基的单体引入羧基可以改善树脂对颜、填料的润饰性及对基材的附着力,而且同环氧基团有反应性,对氨基树脂的固化有催化活性。

  由于单体结构不同,共聚活性不同,共聚物组成同单体混合物组成通常不同,对于二元、三元共聚,他们通过共聚物组成方程可以关联。对于更多元的共聚,没有很好的关联方程可用,只能通过实验研究,具体问题进行具体分析。实际工作时一般采用单体混合物“饥饿态”加料法(即单体投料速率

  合成水性羟基型丙烯酸树脂时羟基单体的种类和用量对树脂性能有重要影响。水性双组分聚氨酯体系的羟基丙烯酸组分常用伯羟基类单体:丙烯酸羟乙酯(HEA)或甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA);水性氨基烘漆的羟基丙烯酸组分常用仲羟基类单体:丙烯酸-β-羟丙酯(HPA)或甲基丙烯酸-β-羟丙酯(HPMA)。伯羟基类单体活性较高,由其合成的羟丙树脂用作氨基烘漆的羟基组分时影响成漆贮存,可选择仲羟基丙酯单体。另外,通过羟基型链转移剂 (如巯基乙醇、巯基丙醇、巯基丙酸-2-羟乙酯)可以在大分子链端引入羟基,改善羟基分布,提高硬度,并使分子量分布变窄,降低体系粘度。

  玻璃化温度反映无定型聚合物由脆性的玻璃态转变为高弹态的转变温度。不同用途的涂料,其树脂的玻璃化温度相差很大。外墙漆用的弹性乳液其一般低于-10℃,北方应更低一些;而热塑性塑料漆用树脂的一般高于60℃。交联型丙烯酸树脂的一般在-20~400℃。

  其中, Wi为第i种单体的质量分数,为第i种单体对应均聚物的玻璃化温度,单位用K。一些单体的玻璃化温度可以查表。

  水稀释型丙烯酸树脂及丙烯酸树脂二级分散体主要用过氧类和偶氮类两种引发剂。

  过氧化二苯甲酰(BPO)是一种最常用得过氧类引发剂,正常使用温度70~100℃,过氧类引发剂容易发生诱导分解反应,而且其初级自由基容易夺取大分子链上的氢、氯等原子或基团,进而在大分子链上引入支链,适合于接枝杂化体的合成。

  过氧化苯甲酸叔丁酯是近年来得到重要应用的引发剂,微黄色液体,沸点124℃,溶于大多数有机溶剂,室温稳定,对撞击不敏感,储运方便,它克服了过氧类引发剂的一些缺点,所合成的树脂分子量分布较窄,有利于固体分的提高。

  偶氮类引发剂品种较少,常用的主要有偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)。其活性见下表:

  过硫酸盐用于乳液聚合或水溶液聚合引发剂,包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾。过硫酸铵易溶于水,0℃时溶解度582g/L水,涂膜耐水性较好。

  阳离子乳液聚合用偶氮二异丁基脒盐酸盐(V50 )引发剂。其学名为:2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐。

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