自干型环氧丙烯酸改性水性醇酸树脂的制备与性能.pdf

自干型环氧丙烯酸改性水性醇酸树脂的

制备与性能

醇酸树脂是以多元醇、多元酸与脂肪酸通过酯化反应聚合成的树

脂。由于原料价廉易得，漆膜干燥速度快，光泽、硬度和耐久性优良，

在涂料工业中有着很重要的地位。然而传统的溶剂型醇酸树脂涂料有

机溶剂含量高，对环境及人类健康危害极大，浪费大量资源。因此，

研究性能好、污染少、能耗低的绿色环保的水性醇酸树脂及涂料显得

尤为必要，对我国涂料工业的发展也具有重要意义。本文在参考文献

以亚麻油、甘油、苯酐和顺酐为原料制备水性醇酸树脂的基础上，用

环氧树脂及丙烯酸单体对其改性，得到一种环氧丙烯酸改性水性醇酸

树脂。重点讨论了环氧树脂的用量及投料方式，丙烯酸单体的用量及

配比，共聚反应温度及引发剂用量等因素对树脂及其漆膜性能的影响。

1实验

1.1原料

亚麻油、邻苯二甲酸酐(PA)，工业级，广州珠江化工集团有限公

司;甘油，工业级，广州市允升环保科技有限公司;环氧树脂E-20、苯

乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸丁酯(BA)、

过氧化苯甲酰(BPO)，化学纯，广州化学试剂厂;顺丁烯二酸酐(MA)、

1

二甲苯、乙二醇丁醚(BE)，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司;

正丁醇、三乙胺(TEA)，分析纯，江苏强盛功能化学股份有限公司。

1.2合成工艺

1.2.1醇酸树脂的合成

将50.05g亚麻油、10.94g甘油加入带有搅拌器、温度计和分

水器的四口烧瓶中，用电热套加热至120deg;C，加入0.10g醇解催

化剂LiOH，继续升温至240deg;C，反应至乙醇容忍度低于5mL/mL

后降温至180deg;C;往烧瓶中加入29.50gPA、0.82gMA以及3.00

g回流二甲苯，在180~235deg;C下保温反应，直到酸值达到设计

值。

1.2.2环氧改性

降温至200deg;C，加入环氧树脂继续反应，直到酸值低于10

mgKOH/g。环氧树脂用量由要改性的醇酸树脂的质量分数确定。

1.2.3丙烯酸改性

降温至120deg;C，加入15.00g正丁醇，2h内匀速滴St、

MMA、BA、MAA和引发剂组成的混合物;在115deg;C左右保温反应

2h后，补加剩余0.18gBPO，继续反应直到总时间超过6h;降温至

70deg;C，加入助溶剂12.00gBE以及2.00g中和剂TEA中和0.5

h;再加蒸馏水在1000r/min下高速乳化分散，得到产品乳液。丙烯

2

酸单体用量由要改性的醇酸树脂的质量分数确定。

2结果与讨论

2.1环氧改性的影响

2.1.1改性工艺的选择

根据环氧树脂的反应特性，常用的改性工艺有醇解前投料、醇解

后酯化前投料以及酯化后期投料。由于醇解和酯化反应的温度一般要

求230deg;C以上，如在醇解或酯化前投料，高温下易发生环氧基与

羟基、仲羟基与羧基等的副反应，相当于增加了环氧树脂的官能度，

同时也提高了反应物的平均官能度，更易发生凝胶。在酯化后期投料，

可通过降低反应温度减少上述副反应的发生，反应相对平稳。采用酯

化后期投料的工艺，需准确控制投料时间以及环氧树脂的用量。

2.1.2用量的影响

比较中等分子量环氧树脂E-20不同含量对改性醇酸树脂漆膜

性能的影响，结果见表1。由表1知，随含量增加，漆膜硬度、附着

力等有所提高，干燥时间缩短。推测是由于环氧树脂具有苯环结构，

有利于提高树脂的刚性，增强其漆膜硬度;E-20