改性中油度丙烯酸涂料树脂的合成

发表时间:2020/10/12   来源:《基层建设》2020年第16期   作者:董辉
[导读] 摘要:在醇酸树脂的分子结构中,含有大量的酯基,导致醇酸树脂自身在涂膜方面的作用不足,因此,需要利用丙烯酸对醇酸树脂进行改性。
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        摘要:在醇酸树脂的分子结构中,含有大量的酯基,导致醇酸树脂自身在涂膜方面的作用不足,因此,需要利用丙烯酸对醇酸树脂进行改性。本文主要选取几种常见的丙烯酸酯和苯乙烯,采取合成的方式,对中油度醇酸树脂中的丙烯酸树脂进行改进,所以主要是采取试验的方式对其改性合成要点进行的梳理。
        关键词:改性;中油度;丙烯酸树脂;合成
        由于丙烯酸树脂的合成极性很小,为优化其反应条件,需要在丙烯酸酯方面做好对其的选择,加强苯乙烯的应用,切实做好中油度丙烯酸涂料树脂的合成,使得得到的合成涂膜具有干燥速度快和附着力较强的优势,同时还要在硬度和丰满度以及平滑性等方面有着良好的优势,最终得到合成的丙烯酸树脂能在涂膜性能方面得到提升。
        1.合成思路分析
        在合成之前,首先就要对其思路进行明确,由于其试验思路,这样才能确保整个合成试验得到顺利实施。具体的过程如下:首先把混合单体和BPO混合之后,得到A料,再采用滴液漏斗,往四口烧杯中添加基料,并通过加热、通冷却水、通氮气等流程之后,再将其升温到回流温度,并保温五分钟后,再添加A料,保持回流温度,也就是在120℃到122℃之间,但是需要采取滴灌的方式进行,一般需要在3.5h左右滴完A料,再将其恒温搅拌1小时后,添加剩余的引发剂,并恒温搅拌反应1.5小时之后,降温到60℃后出料,最后对丙烯酸树脂的黏度和固含量进行测定[1]。
        2.合成要点分析
        2.1单体选择要点
        在单体选择过程中,主要是采取甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯作为其聚合单体,其中,通过增加甲基丙烯酸甲酯来提高丙烯酸树脂的玻璃化温度,而甲基丙烯酸甲酯因为具有较大的极性,在增加量的同时,树脂极性也会相应地增加,而通过增加苯乙烯也会能玻璃化温度提升。
        2.2保温
        在保温过程中,反应时间对转化率带来的影响较大。一般而言,主要是在滴加C料之后,保温反应时间从开始到1个小时这一时间段中的反应速度较快,但是在90分钟到120分钟的这一期间的转化率的变化较小,这是因为反应到90分钟后,单体基本已经完成反应,而延长保温的反应时间,给单体转化率的作用较小,因此,在本试验中,所以选取的保温反应时间为90分钟。
        2.3引发剂
        在引发剂选择时,常见的有机溶液聚合采用的是油溶性的有机引发剂,比如偶氮类与过氧化物类的引发,但是在本试验中采用了过氧化苯甲酸丁酯和过氧化二苯甲酰开展对比试验,试验中的BOP用量为1.5%
        2.4反应温度
        在溶剂回流温度中添加单体,当回流温度从溶剂二甲苯和甲苯时的配比要合适,且温度要适宜,使得反应物聚合速度得到有效控制,且回流温度在120到122℃之间。
        2.5配比
        这里的配比主要是指醇酸树脂、丙烯酸树脂在不同的配比下,分析其给改性漆膜带来的影响。具体的操作就是把聚合物和醇酸树脂置于常温下进行搅拌和混合之后,再添加催干剂,异辛酸的铝和钴的含量分别是2%和3%,其性能分析结果如下:当采用混合比为10:2时,其表干时间、附着力、硬度、柔韧性、耐冲击性分别是39s、1级、HB、1mm、50cm;当采用混合比为10:4时,其表干时间、附着力、硬度、柔韧性、耐冲击性分别是34s、1级、2H、1mm、45cm;当采用混合比为10:6时,其表干时间、附着力、硬度、柔韧性、耐冲击性分别是28s、2级、2H、2mm、35cm。由此可见,漆膜表干时间会随着丙烯酸树脂量的增加而缩短,且漆膜的附着力会随着丙烯酸树脂量的增加而变差,而漆膜的硬度会随着丙烯酸树脂量的增加而相应的加大,而漆膜耐冲性能也会随着丙烯酸树脂量的增加而变差,所以采用10:4作为醇酸树脂和丙烯酸树脂的配比。


        通过上述试验,对其配方进行了确定,其中,甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯的用量分别是16.2%、12.6%、11.4%、19.8%。而BPO的用量是0.75%,而TOL和XYL的含量分别是19.25%、20%。
        2.6合成条件
        第一,就聚合溶剂而言,主要是采用甲苯和二甲苯混合溶剂,而引发剂主要是采用BPO;第二,就融合方式,主要是采取滴加的方式进行单体添加,在添加B料时的时间是3.5小时,而保温一小时之后,滴加的C料时间是半个小时,再保温1.5小时。第三,就反应温度而言,也就是回流温度,在120℃到122℃之间[2]。
        3.水性丙烯酸涂料树脂改性的方式
        3.1醇酸改性
        在醇酸改性过程中,主要是采用丙烯酸对合成醇酸树脂实施复合接枝改性,所得的水性醇酸改性丙烯酸树脂的性能较为优越,再将其与甲醚化氨基树脂复配,并采取针对性的溶剂和助剂以及颜填料,制备后得到综合性能较为优越的水性醇酸改性丙烯酸氨基烤漆。
        3.2有机硅改性
        有机硅改性主要是采用物理与化学法进行改性,得到的有机硅丙烯酸树脂,不仅其涂料的附着力和耐溶剂性、耐候性、耐磨性、丰满度、表面光滑度等方面的性能得到提升,而且还能有效地降低涂料表面张力。常见的改性方式主要有以下几种:
        第一种是采用γ- 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基和丙烯酸酯和苯乙烯作为原料,而过氧化二苯甲酰作为其引发剂而共聚,通过制备有机硅改性丙烯酸树脂,将其与固化剂反应之后,得到有机硅改性丙烯酸聚氨酯涂料,使得漆膜有着良好的常规性,从而符合面漆的使用需求。
        第二种是采用磺基琥珀酸单酯钠盐与脂肪醇聚氧乙烯醚作为复合乳化剂,采取乳液聚合的方式,得到有机改性丙烯酸树脂乳液。
        第三种是采用有机硅与丙烯酸树脂作为原料,采取乳液聚合方法制作性能较好的有机硅改性丙烯酸乳液,有机硅和丙烯酸质量比是1:10,而复合乳化剂用量在3%到4%时,从而得到有机硅丙烯酸乳液,不仅钙离子较为稳定,而且在高温状态下也有着较高的稳定性。
        第四种是采用丙烯酸丁酯和苯乙烯以及甲基丙烯酸甲酯作为反应单体,而采用甲基丙烯酸浓缩水甘油酯与衣康酸单丁酯作为交联单体,再采用防锈功能单体,利用有机硅进行改性之后,制备核壳双层结构的水性丙烯酸防锈乳液。
        第五种是采用浓度不同的聚硅氧烷添加剂与疏水纳米氧化硅颗粒进行透明涂层制剂制备,采用纳米压痕与拉伸试验,对其机械性能进行研究,得到聚硅氧烷添加剂来对其力学性能进行优化。
        3.3聚氨酯改性
        采用聚氨酯进行改性时,由于水性聚氨酯的介质是水,具有节能环保的优势,加上水资源丰富,便于操作,在物理机械性能上较为优异,且耐寒性能较好,在弹性和软硬度方面与温度的关联不大,而耐水性和耐高温性与耐碱性方面的提升,需要利用丙烯酸树脂则能有效地弥补其不足,主要是利用混合两种水溶性树脂而制作双组分水性聚氨酯,再利用水进行稀释和转化,相较于水溶性丙烯酸树脂,能有效地促进组分混溶性,使得其达到良好的改性效果[3]。
        4.结语
        综上所述,改性中油度丙烯酸涂料树脂的合成,需要我们切实加强对其合成思路的分析,并结合合成思路,采取针对性的改性方式,最终得到改性中油度丙烯酸涂料树脂,使得其漆膜性能得到有效地提升和优化,使得其性能得到有效的保障。
        参考文献:
        [1]胡向阳,陶栋梁,崔玉民,殷榕灿,吴斌.水性丙烯酸酯涂料改性的研究进展[J].材料保护,2020,53(04):136-141.
        [2]曹东萍,汪洋,汤朋,吴东恒,郭靖,刘秀生,陶加法.水性丙烯酸涂料的改性研究进展[J].上海涂料,2019,57(04):31-35.
        [3]沈金星.改性中油度丙烯酸涂料树脂的合成[J].石化技术,2018,25(07):22.
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