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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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