短油度水性醇酸树脂的合成工艺研究报告.doc

短油度水性醇酸树脂的合成工艺研究 第23卷第1期材料开发与应用?45? 文章编号:1003-1545(2008)01—0045-06 短油度水性醇酸树脂的合成工艺研究 王国建,赵彩霞,詹志伟 (1.先进土木工程材料教育部重点实验室,上海2000922.同济大学材料科学与工程学院,上海200092) 摘要:采用熔融聚合成盐法合成短油度水性醇酸树脂,考察了醇超量r,聚合阶段酸值和终点酸值,分子量及 分布,偏苯三酸酐的加入量等对树脂水分散性及漆膜性能的影响.试验结果表明,醇超量r在25,聚合阶段 酸值控制在20mgKOH/g,终点酸值在55～65mgKOH/g,偏苯三酸酐加入量为二元酸摩尔量的1/4～1/5范 围时树脂综合性能较好.分子量及分布对树脂水分散性及漆膜性能影响较大,控制数均分子量在2500左右, 分子量分布系数在12左右为宜. 关键词:水性醇酸树脂;短油度;合成. 中图分类号:TQ633.2文献标识码:A 20世纪70年代以来,各工业发达国家致力 于开发无污染,低能耗型涂料,水性涂料,粉末涂 料,高固体分涂料以及辐射固化涂料成为新的发 展趋势[1].其中水性涂料是以水为分散介质,具 有无毒,无味,不燃,廉价,易于施工等特点[2],必 将成为21世纪国内外涂料市场的主角J. 醇酸树脂是最重要的涂料用树脂,其原料来 源广泛,配方灵活,便于通过各种改性而赋予各种 特性,几乎可以应用于所有类型涂料之中.醇酸 树脂的另一优势是它基本不依赖于石油产品J, 作为一种重要的战略物资,石油价格和供应量受 国际形势的影响很大,因此,醇酸树脂具有得天独 厚的价格优势,它的水性化具有重大意义.本文 采用熔融聚合成盐法合成水性醇酸树脂,主要考 察了醇超量r,聚合阶段酸值和终点酸值,分子量 及分布,偏苯三酸酐的加入量等对树脂水分散性 及漆膜性能的影响. 1试验 1.1原料 蓖麻油:工业级,内蒙古通辽化工有限公司生 产;邻苯二甲酸酐(PA):工业级,台湾南亚化工公 司生产;三羟甲基丙烷(TMP):工业级,韩国进 口;偏苯三酸酐(TMA):分析纯,Merck—Schu— chardt公司生产;对甲基苯磺酸:分析纯;顺丁烯 二酸酐:分析纯;乙二醇丁醚:分析纯;三乙胺:分 析纯,均为国药集团化学试剂有限公司生产;催干 剂:工业级,上海涂料研究所生产. 1.2试验过程 按一定的配比将蓖麻油与三羟甲基丙烷投入 装有氮气管,温度计,搅拌器和冷凝管的四口瓶 中,在油浴中加热至180,反应1.5h.然后加 入一定量的邻苯二甲酸酐,顺丁烯二酸酐和催化 剂,并安装油水分离器,逐步升温至220~230, 每隔1h测定体系酸值.待酸值合格后,降温至 180,加入偏苯三酸酐,反应1.5h,测定酸值,计 算中和剂的量.降温至100,撤去油水分离器 和氮气,加入一定量的助溶剂和中和剂,反应0.5 h后出料.按一定配比加入去离子水配制成醇酸 树脂水分散液,密封保存. 1.3性能测试 固含量按GB1725—79《涂料固体含量测定 法》规定的方法进行测定;粘度按GB/T10247— 88《粘度测试方法》规定的方法用用旋转粘度计测 定;漆膜制备按GB1727—92《漆膜一般制备法》 规定的方法进行,在100下烘干成膜;漆膜耐水 性测试按照GB/T1733—93《漆膜耐水性测定 法》规定的方法进行;耐酸性按GB1763—79《漆 膜耐化学试剂性测定法》规定的方法进行;漆膜附 着力测试按照GB1720—89《漆膜附着力测定 法》规定的方法进行;漆膜耐冲击性能测试按照 收稿Et期:2007—08—17 作者简介:王国建,男,1953年生,同济大学材料科学与工程学院副院长,博士生导师. ?46?材料开发与应用2008年2月 GB/T1732—93《漆膜耐冲击测定法》的规定进 行;漆膜铅笔硬度测试按GB/T6739—1996《涂 膜硬度铅笔测定法》规定的方法进行;漆膜摆杆硬 度按GB/T1730—93《漆膜硬度测定法摆杆阻 尼试验》使用双摆杆式阻尼计测定. 2结果与讨论 采用熔融聚合成盐法合成油度为40的短 油度蓖麻油水性醇酸树脂,树脂清漆固含量在 30～40范围,粘度在4.5Pa?S左右.反应 历程如图1所示,主要分为醇解,聚合,羧基化及 中和成盐4个步骤. 2.2醇超量的确定 醇超量r表示的是实际反应时多元醇的羟基 对多元酸羧基过量的摩尔比,在醇酸树脂的配方 2.1工艺过程选择 CH2OHCH2—00CRRCOOCH2CH2OH llll HoCH2一C-CH2OH+H—O0CR——HoCH2一C-CH2OH+fH—O0CRllllC2HCH2—00CRC2HsCH2—00CR (1)醇解(A) 0 0 n(A)+n c—H 0 0 0 HC/\ O+09 HC// C 0 0 (B) C2H