醇酸樹脂漆配方分析

1、背景
??? 以多元醇、多元酸和干性植物油制成的醇酸樹脂為主要成膜物質(zhì)的一類涂料稱為醇酸樹脂漆。改變原料結(jié)構(gòu)和油度,以及與不同樹脂并用,可在很大的范圍內(nèi)制出各種具有不同特點樹脂。由于合成技術(shù)成熟、原料易得、樹脂涂膜綜合性能好,醇酸樹脂已成為合成樹脂中用量最大,用途最廣泛的品種之一。醇酸樹脂可與其他樹脂配成多種不同性能的自干或烘干磁漆、底漆、畫漆和清漆,廣泛用于橋梁等建筑物以及機械、車輛、船舶、飛機、儀表等涂裝。醇酸樹脂漆具有以下特點,醇酸樹脂涂料干燥后形成高度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),不易老化,具有耐候性好,光澤持久,漆膜附著力好,柔韌堅牢,耐摩擦特點。醇酸樹脂漆膜抗礦物油、醇類溶劑,烘烤后的漆膜耐水性、絕緣性、耐油性等大為提高,且施工方便。但是醇酸樹脂漆在使用過程中也存在一些問題,如它干結(jié)成膜快,但是完全干燥時間長。醇酸樹脂涂料雖不是油脂漆,但基本上還未脫離脂肪酸衍生物的范圍,對防濕熱、防霉菌和防鹽霧等三防還不能完全得到保證。
2、醇酸樹脂漆的原料
醇酸樹脂是由脂肪酸(或其相應(yīng)的植物油)、二元酸及多元醇通過酯化作用縮聚而成的樹脂,也可稱為聚酯樹脂。生產(chǎn)醇酸樹脂常用的多元醇有甘油、季戊四醇、三羥甲基丙烷等;常用的二元酸有鄰苯二甲酸酐(即苯酐)、間苯二甲酸等;脂肪酸可用合成脂肪酸、松香酸等,或植物油如桐油、亞麻油等。
2.1多元醇
?? 制造醇酸樹脂的多元醇主要有丙三醇(甘油)、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、季戊四醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇等。分子中羥基的個數(shù)稱為該醇的官能度,丙三醇為三官能度醇,季戊四醇為四官能度。根據(jù)醇羥基的位置,有伯羥基、仲羥基和叔羥基之分。它們分別連在伯碳、仲碳和叔碳原子上。羥基的活性順序為:伯羥基>仲羥基>叔羥基。用三羥基甲基丙烷合成的醇酸樹脂具有更好的抗水解性、抗氧化穩(wěn)定性、耐堿性和熱穩(wěn)定性,與氨基樹脂有良好的相容性。此外還具有色澤鮮艷、保色力強、耐熱及快干的優(yōu)點。乙二醇和二乙二醇主要同季戊四醇復(fù)合使用,以調(diào)節(jié)官能度,使聚合平穩(wěn),避免膠化。
2.2有機酸
??? 有機酸可以分為兩類:一元酸和多元酸。一元酸主要有:苯甲酸、松香酸以及脂肪酸(亞麻油酸、妥爾油酸、豆油酸、菜籽油酸、椰子油酸、蓖麻油酸、脫水蓖麻油酸等);多元酸包括:鄰苯二甲酸酐(PA)、間苯二甲酸(IPA)、對苯二甲酸(TPA)、順丁烯二酸酐(MA)、己二酸(AA)、癸二酸(SE)、偏苯三酸酐(TMA)等。多元酸單體中以鄰苯二甲酸酐最為常用,引入間苯二甲酸可以提高耐候性和耐化學品性,但其熔點高,活性低,用量不能太大。己二酸和癸二酸含有多亞甲基單元,可以用來平衡硬度、韌性及抗沖擊性。偏苯三酸酐的酐基打開后可以在大分子鏈上引入羧基,經(jīng)中和可以實現(xiàn)樹脂的水性化,用作合成水性醇酸樹脂的單體。
一元酸主要用于脂肪酸法合成醇酸樹脂,亞麻油酸、桐油酸等干性油脂肪酸感性較好,但易黃變、耐候性較差。豆油酸、脫水蓖麻油酸、菜籽油酸、妥爾油酸黃變較弱,應(yīng)用較廣泛。椰子油酸、蓖麻油酸不黃變,可用于室外用漆和淺色漆的生產(chǎn)。苯甲酸可以提高耐水性,由于增加了苯環(huán)單元??梢愿纳仆磕さ母尚院陀捕龋昧坎荒芴?,否則涂膜容易變脆。
2.3脂肪酸
?? 主要有:桐油、亞麻油酸、脫水蓖麻油酸等干性油,豆油酸等半干性油,椰子油酸、蓖麻油酸等非干性油。
?? 醇酸樹脂中各組分配比對性質(zhì)影響很大。
2.4催化劑
若使用醇解法合成醇酸樹脂,醇解時需使用催化劑。常用的催化劑為氧化鉛和氫氧化鋰(LiOH)。由于環(huán)保問題,氧化鉛被禁用。醇解催化劑可以加快醇解進程,且使合成的樹脂清澈透明。其用量一般占油量的0.02%。聚酯化反應(yīng)也可以加入催化劑,主要是有機錫類。如二月桂酸二丁基錫、二正丁基氧化錫等。
2.5催干劑
?? 干性油或干性脂肪酸的干燥過程是氧化交聯(lián)的過程,該反應(yīng)由過氧化氫鍵開始,屬連鎖反應(yīng)機理。反應(yīng)可以自發(fā)進行,但速率很慢,需要數(shù)天才能形成涂膜,其中過氧化氫物的均裂為速率控制步驟。加入催干劑(或干料)可以促進這一反應(yīng),催干劑是醇酸涂料的主要助劑,其作用是加速漆膜的氧化、聚合、干燥,打到您快干的目的。通常催干劑又可再細分為兩類。
2.5.1主催干劑
也稱為表干劑或面干劑,主要是鈷、錳、釩和鈰的環(huán)烷酸鹽,以鈷、錳最常用,用量以金屬計為油量的0.02%-0.2%。其催干機理是與過氧化氫構(gòu)成一個氧化-還原系統(tǒng),可以降低過氧化氫分解的活化能。同時鈷鹽也有助于體系吸氧和過氧化氫物的形成。主催干劑傳遞氧的作用強,能使涂料表干加快,但易于封閉表層,影響里層干燥,需要助催干劑配合。
2.5.2助催干劑
也稱為透干劑,通常是以一種氧化態(tài)存在的金屬皂,它們一般和主催干劑并用,作用是提高主干料的催干效應(yīng),使聚合表里同步進行,如鈣、鉛、鋯、鋅、鋇和鍶的環(huán)烷酸鹽。助催干劑用量較高,其用量以金屬計為油量的0.5%左右。
3、醇酸樹脂漆參考配方(僅供參考)
參考配方一 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
| ?原料名稱? | ?用量(g) |
| ?亞麻油 | ?100 |
| ?甘油(98%)? | ?43 |
| ?鄰苯二甲酸酐(99.5%) | ?74.5 |
| ?PbO | ?0.015 |
| ?二甲苯 | ?200 |
??? 參考配方二
??? 油度62%豆油季戊四醇樹脂的配方:
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| ?豆油(雙漂) | ?125.0 |
| ?季戊四醇? | ?32.7 |
| ?鄰苯二甲酸酐 | ?60.0 |
| ?黃丹 | ?0.052 |
??? 二甲苯回流用溶劑,反應(yīng)結(jié)束后溶解于156.7g200號溶劑油中即得成品。


