涂料树脂合成及应用 教学课件 ppt 作者 闫福安 等编著第三章 醇酸树脂.ppt

第三章 醇酸树脂 3.1 概述 多元醇和多元酸可以进行缩聚反应，所生成的缩聚物大分子主链上含有许多酯基（－COO－），这种聚合物称为聚酯。涂料工业中，将脂肪酸或油脂改性的聚酯树脂称为醇酸树脂（alkyd resin），而将大分子主链上含有不饱和双键的聚酯称为不饱和聚酯，其它的聚酯则称为饱和聚酯。 30年代开发的醇酸树脂，使涂料工业掀开了新的一页，标志着以合成树脂为成膜物质的现代涂料工业的建立。醇酸树脂涂料具有漆膜附着力好、光亮、丰满等特点，且具有很好的施工性。但其涂膜较软，耐水、耐碱性欠佳。醇酸树脂可与其他树脂（如硝化棉、氯化橡胶、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨脂树脂、氨基树脂）配成多种不同性能的自干或烘干漆，广泛用于桥梁等建筑物以及机械、车辆、船舶、飞机、仪表等涂装。此外，醇酸树脂原料易得、工艺简单，符合可持续发展的社会要求。目前，醇酸漆仍然是重要的涂料品种之一，其产量约占涂料工业总量的20％～25％。 3.2醇酸树脂的分类 3.2.1 按改性用脂肪酸或油的干性分（1）干性油醇酸树脂;（2）不干性油醇酸树脂;（3）半干性油醇酸树脂 引入油度（OL）的意义：(1) 表示醇酸树脂中弱极性结构的含量 。 (2) 表示醇酸树脂中柔性成分的含量，因为长链脂肪酸残基是柔性链段， 而苯酐聚酯是刚性链段，所以， OL 也就反映了树脂的玻璃化温度（Tg） , 或常说的 “ 软硬程度 ” ，油度长时硬度较低，保光、保色性较差。 3.3醇酸树脂的合成原料 3.3.1多元醇 3.3.2有机酸 3.3.3油脂 表3-4部分植物油的物化性能 3.3.4催化剂醇解法合成醇酸树脂，醇解时需使用催化剂。常用的催化剂为氧化铅和氢氧化锂（LiOH），由于环保问题，氧化铅被禁用。醇解催化剂可以加快醇解进程，且使合成的树脂清澈透明。其用量一般占油量的0.02％。聚酯化反应也可以加入催化剂，主要是有机锡类，如二月硅酸二丁基锡、二正丁基氧化锡等。 3.3.5催干剂 干性油（或干性油脂肪酸）的“干燥”过程是氧化交联的过程。该反应由过氧化氢键开始，属连锁反应机理。 体系中形成的自由基通过共价结合而交联形成体形结构。 同时钴盐也有助于体系吸氧和过氧化氢物的形成。主催干剂传递氧的作用强，能使涂料表干加快，但易于封闭表层，影响里层干燥，需要助催干剂配合。 （2）助催干剂：也称为透干剂，通常是以一种氧化态存在的金属皂，它们一般和主催干剂并用，作用是提高主干料的催干效应，使聚合表里同步进行，如钙(Ca)、铅（Pb）、锆（Zr）、锌(Zn)、钡(Ba)和锶(Sr) 的环烷酸（或异辛酸）盐，助催干剂用量较高，其用量以金属计为油量的0.5%左右。 使用钴－锰－钙复合体系，效果很好。一些商家提供复合好的干料，下游配漆非常方便。 传统的钴、锰、铅、锌、钙等有机酸皂催干剂品种繁多，有的色深，有的价高，有的有毒。近年开发的稀土催干剂产品，较好地解决了上述问题，但也只能部分取代价昂物稀的钴剂。开发新型的完全取代钴的催干剂，一直是涂料行业的迫切愿望。 3.4合成醇酸树脂的反应原理 所以制造醇酸树脂时先将甘油与脂肪酸酯化或甘油与油脂醇解生成单脂肪酸甘油酯，使甘油由3官能度变为2官能度，然后再与2官能度的苯酐缩聚。此时体系为2－2线型缩聚体系，苯酐、甘油、脂肪酸按1:1:1摩尔比合成醇酸树脂的理想结构为： 3.4醇酸树脂的配方设计合成醇酸树脂的反应是很复杂的。根据不同的结构、性能要求制备不同类型的树脂，首先要拟定一个适当的配方，合成的树脂既要酸值低、分子量较大、使用效果好，又要反应平稳、不致胶化。配方拟定还没有一个十分精确的方法，必须将所订配方反复实验、多次修改，才能用于生产。 程序如下。 （1）根据油度要求选择多元醇过量百分数，确定多元醇用量； 油长（％） ＞65 65－60 60－55 55－50 50－40 40－30 甘油过量（％） 0 0 0－10 10－15 15－25 25－35 季戊四醇（％） 0－5 5－15 15－20 20－30 30－40 多元醇用量＝酯化1摩尔苯酐多元醇的理论用量（1＋多元醇过量百分数） 使多元醇过量主要是为了避免凝胶化。油度约小，体系平均官能度越大，反应中后期越易胶化，因此多元醇过量百分数越大。 （2）由油度概念计算油用量； 油量＝油度*（树脂产量－生成水量） （3）由固含量求溶剂量； （4）验证配方。即计算f、Pc。 3.5合成工艺 醇酸树脂的合成工艺按所用原料的不同可分为（1）醇解法；（2）脂肪酸法。 从工艺上分为（1）溶剂法；（2）融融法。 融融法设备简单、利用率高、安全，但产品色