精細化學(xué)品丙烯酸樹(shù)脂配方設計大全總結
丙烯酸樹(shù)脂配方設計大全總結
點(diǎn)擊次數：524 更新時(shí)間：2021-09-15
一、丙烯酸樹(shù)脂定義：以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及苯乙烯等乙烯基類(lèi)單體為主要原料合成的共聚物稱(chēng)為丙烯酸樹(shù)脂。
二、丙烯酸樹(shù)脂分類(lèi)
1、根據組成成分：丙全樹(shù)脂、苯丙樹(shù)脂、硅丙樹(shù)脂、醋丙樹(shù)脂、氟丙樹(shù)脂、叔丙（叔碳酸酯-丙烯酸酯）樹(shù)脂等。
2、根據成膜特性：熱塑性丙烯酸樹(shù)脂和熱固性丙烯酸樹(shù)脂。
熱塑性丙烯酸樹(shù)脂其成膜主要靠溶劑或分散介質(zhì)（常為水）揮發(fā)使大分子或大分子顆粒聚集融合成膜，成膜過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應，缺點(diǎn)是涂膜的耐溶劑性較差；
熱固性丙烯酸樹(shù)脂也稱(chēng)為反應交聯(lián)型樹(shù)脂，其成膜過(guò)程中伴有幾個(gè)組分可反應基團的交聯(lián)反應，因此涂膜具有網(wǎng)狀結構，因此其耐溶劑性、耐化學(xué)品性好，適合于制備防腐涂料。
三、丙烯酸單體
依據單體對涂膜性能的影響常將單體進(jìn)行如下分類(lèi)，以方便應用。
四、丙烯酸的共聚改性
1、共聚目的：
（1）改進(jìn)樹(shù)脂的Tg
（2）調節樹(shù)脂極性、溶解性、機械力學(xué)性能，如丙烯酸，甲基丙烯酸可改進(jìn)漆膜與底材的附著(zhù)力；
（3）引進(jìn)官能團，用以和交聯(lián)劑反應形成交聯(lián)結構，主要功能單體有：丙烯酸羥乙酯（羥丙酯），N-羥甲基丙烯酰胺，引入-OH丙烯酸，甲基丙烯酸，亞甲基丁二酸，引入-COOH
使共聚物成為水溶性，改進(jìn)樹(shù)脂附著(zhù)力，與有關(guān)交聯(lián)劑發(fā)生反應。
所以，應根據涂膜的使用要求，選擇合適的單體對共聚物進(jìn)行分子設計并通過(guò)實(shí)驗，研制符合要求的涂料用樹(shù)脂使我們研發(fā)人員追求的目標。
五、丙烯酸樹(shù)脂的配方設計原則
丙烯酸樹(shù)脂及其涂料應用范圍很廣，因此其配方設計是非常復雜的?；驹瓌t主要遵循以下幾點(diǎn)：
1、要針對不同基材和產(chǎn)品確定樹(shù)脂劑型——溶劑型或水劑型；
2、根據性能要求確定單體組成、玻璃化溫度（Tg）、溶劑組成、引發(fā)劑類(lèi)型及用量和聚合工藝；
最后通過(guò)實(shí)驗進(jìn)行檢驗、修正，以確定最佳的產(chǎn)品工藝和配方。其中單體的選擇是配方設計的核心內容。
六、單體的選擇
1、單體概述
為方便應用，通常將聚合單體分為硬單體、軟單體和功能單體三大類(lèi)，具體可以參照上表。
甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（ST）、丙烯睛(AN)是最常用的硬單體；
丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸異辛酯(2-EHA)為最常用的軟單體。
長(cháng)鏈的丙烯酸及甲基丙烯酸酯（如月桂酯、十八烷酯）具有較好的耐醇性和耐水性。
功能性單體有含羥基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，含羧基的單體有丙烯酸和甲基丙烯酸。羥基的引入可以為溶劑型樹(shù)脂提供與聚氨酯固化劑、氨基樹(shù)脂交聯(lián)用的官能團。
其它功能單體有：丙烯酰胺（AAM）、羥甲基丙烯酰胺（NMA）、雙丙酮丙烯酰胺（DAAM）和甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯（AAEM）、甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯（DMAEMA）等。
功能單體的用量一般控制在1％~6％質(zhì)量份，不能太多，否則可能會(huì )影響樹(shù)脂或成漆的貯存穩定性。更多單體選擇方面資料請參見(jiàn)：丙烯酸樹(shù)脂合成過(guò)程中單體的選擇原則總結。
乙烯基三異丙氧基硅烷單體由于異丙基的位阻效應，Si－O鍵水解較慢，在乳液聚合中其用量可以提高到10％，有利于提高乳液的耐水、耐候等性能，但是其價(jià)格較高。
含羧基的單體引入羧基可以改善樹(shù)脂對顏、填料的潤飾性及對基材的附著(zhù)力，而且同環(huán)氧基團有反應性，對氨基樹(shù)脂的固化有催化活性。
2、羥基型丙烯酸樹(shù)脂
合成羥基型丙烯酸樹(shù)脂時(shí)羥基單體的種類(lèi)和用量對樹(shù)脂性能有重要影響。
雙組分聚氨酯體系的羥基丙烯酸組分常用伯羥基類(lèi)單體：丙烯酸羥乙酯（HEA）或甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）；
氨基烘漆的羥基丙烯酸組分常用仲羥基類(lèi)單體：丙烯酸-β-羥丙酯（HPA）或甲基丙烯酸-β-羥丙酯（HPMA）。伯羥基類(lèi)單體活性較高，由其合成的羥丙樹(shù)脂用作氨基烘漆的羥基組分時(shí)影響成漆貯存，可選擇仲羥基丙酯單體。
另外，通過(guò)羥基型鏈轉移劑 （如巰基乙醇、巰基丙醇、巰基丙酸-2-羥乙酯）可以在大分子鏈端引入羥基，改善羥基分布，提高硬度，并使分子量分布變窄，降低體系粘度。
3、其它注意事項
為提高耐乙醇性要引入苯乙烯、丙烯睛及甲基丙烯酸的高級烷基酯，降低酯基含量?？梢钥紤]二者并用，以平衡耐候性和耐乙醇性。甲基丙烯酸的高級烷基酯有甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八醇酯等。
涂料用丙樹(shù)脂常為共聚物，選擇單體時(shí)必須考慮他們的共聚活性。實(shí)際工作時(shí)一般采用單體混合物“饑餓態(tài)”加料法（即單體投料速率<共聚速率）控制共聚物組成。為使共聚順利進(jìn)行，共聚用混合單體的竟聚率不要相差太大，如苯乙烯同醋酸乙烯、氯乙烯、丙烯睛難以共聚。
選擇單體時(shí)還應注意單體的毒性大小，一般丙烯酸酯的毒性大于對應甲基丙烯酸酯的毒性，如丙烯酸甲酯的毒性大于甲基丙烯酸甲酯的毒性，此外丙烯酸乙酯的毒性也較大。在與丙烯酸酯類(lèi)單體共聚用的單體中，丙烯睛、丙烯酰胺的毒性很大，應注意防護。
七、Tg的設計
玻璃化溫度反映無(wú)定型聚合物由脆性的玻璃態(tài)轉變?yōu)楦邚棏B(tài)的轉變溫度。不同用途的涂料，其樹(shù)脂的玻璃化溫度相差很大。外墻漆用的彈性乳液其一般低于－10℃，北方應更低一些；而熱塑性塑料漆用樹(shù)脂的一般高于60℃。交聯(lián)型丙烯酸樹(shù)脂的一般在－20～400℃。玻璃化溫度的設計常用FOX公式：
其中，為第i種單體的質(zhì)量分數，為第i種單體對應均聚物的玻璃化溫度，單位用K。一些單體的玻璃化溫度可以查表。該公式計算值有一定參考價(jià)值，但其準確度和單體組成有關(guān)，并不確定。
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