高光自干型水性醇酸树脂的制备及其性能研究
0 引言
醇酸树脂指由多元醇、多元酸和一元酸(植物油)缩聚形成的树脂,又称为植物油改性聚酯树脂。醇酸树脂是涂料行业的骨干树脂,具有原料来源丰富、量大面广、综合性能好、性价比高的特点。近几十年来,涂料相关挥发性有机污染物(VOC)的排放已经成为大气污染的重要组成部分,很多国家和地区制定了严格的法律、法规和标准来限制VOC的排放,鼓励使用环境友好产品。环境友好型涂料已经成为涂料行业发展的趋势,其中水性涂料因其突出的绿色环保特性而广受关注。传统溶剂型醇酸涂料中VOC含量很高,在生产和使用过程中排放大量的VOC到环境中,而水性醇酸的涂料体系VOC含量很低,符合现代涂料工业的需求。因此,研制高性能水性醇酸涂料已经成为涂料行业的热点和难点。
水性醇酸涂料按乳化方式分为外乳化和内乳化两类。外乳化法得到的醇酸树脂乳液体系粒径大,贮存稳定性、漆膜光泽性等较差。目前工业上主要使用内乳化法合成水溶性醇酸树脂分散体。水性醇酸树脂的优势在于降低了VOC含量,但是水性醇酸涂料也存在明显的缺点,比如水的蒸发潜热和表面张力非常大,不利于颜料的干燥、分散和涂布,干燥过程中引起易金属基体闪锈,在贮存过程中由于酯键的水解而影响漆膜性能,因此需要通过综合改性改进漆膜性能。
本文采用两步法合成了高光自干型水性丙烯酸改性醇酸树脂:第一步优化制备基础醇酸树脂;第二步引入苯乙烯、丙烯酸类单体、有机硅单体等混合改性基础醇酸树脂,实现综合性能提高和水性化。根据试验结果,优化和选择合成原料,对合成树脂的结构和性能进行了的系统表征,并与市售同类涂料产品的性能进行系统对比。
1 试验部分
1.1
试验原料和仪器
1.2 水性高光自干型醇酸涂料的制备
向四口烧瓶中加入桐亚油酸、亚油酸、苯甲酸、间苯二甲酸、顺酐、季戊四醇、TK250等,缓慢升温至150 ℃保温1 h,升温至180 ℃保温1 h,升温至210 ℃保温1.5 h,然后升温至220 ℃保温1.5 h。最后加入二甲苯,升温至210 ` 220 ℃保温酯化,保温直到酸值小于7 mgKOH/g。抽去二甲苯,降温加入丙二醇甲醚及乙二醇丁醚混合溶剂,兑稀出料。将上述合成基础醇酸树脂溶液升温至120 ` 125 ℃,滴加全部丙烯酸类混合单体的三分之二,在2 h内均匀滴加完成,再滴加上述剩余的丙烯酸类单体和KH-570混合物,在1 h内均匀滴加完成,滴完后于120 ~ 125 ℃保温1h,然后再间隔1 h补加两次引发剂后,降温,出料,即得改性醇酸树脂。滴加中和剂至pH为7.0 ~ 8.5,用去离子水稀释至固体分为(42±2)%,即得高光自干型水性丙烯酸改性醇酸树脂乳液。
准确称取一定量的树脂乳液,溶于适量去离子水中,随后加入润湿剂、分散剂、消泡剂到水性丙烯酸改性醇酸树脂的乳液中,搅拌分散。分散均匀后,加入颜料、填料,高速分散使树脂基体能够将颜填料完全润湿。通过砂磨机对整个体系进行研磨分散至体系细度低于30 µm。将流平剂、增稠剂等加入到砂磨好的漆料中,调整颜色及黏度,过滤后即为高光自干型水性丙烯酸改性醇酸涂料。
1.3 树脂漆膜性能测试
采用GB/T 172....
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