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摘要:以椰子油、甘油、新戊二醇、间苯二甲酸、富马酸等为原料合成了不饱和聚酯,再与含有亲水单元的丙烯酸混合单体自由基共聚合,制得丙烯酸接枝聚酯,将其中和后水分散即得自乳化水性丙烯酸改性聚酯树脂。讨论了富马酸含量、接枝部分的酸值以及接枝反应温度对水分散体性能的影响。     关键词:自乳化;聚酯;丙烯酸改性;接枝;自由基共聚合     0引言     随着世界石油资源的日益短缺和民众环保意识的增强,涂料工业正向低污染、低能耗和环境友好的方向发展。水性涂料以其低成本、高技术含量和良好的施工性能等优点,日益受到人们的重视。     本研究采用农林产品———椰子油和甘油为主要合成原料,制备了低VOC含量的水性涂料用树脂,打破了传统涂料对不可再生资源———石油的过分依赖性,为涂料工业走可持续发展的道路进行了有益的探索。     1技术原理     (1)椰子油、甘油在催化剂LiOH作用下于230～250℃醇解,生成以甘油一酸酯为主的醇解产物。     (2)醇解产物、新戊二醇(NPG)与间苯二甲酸(IPA)、富马酸(FA)等酯化,得到含有一定不饱度的聚酯树脂(UPE),如式1。     (3)含有一定量亲水基团的丙烯酸混合单体与UPE自由基共聚合,制得丙烯酸接枝聚酯树脂(ACPE),接枝位在FA单元的双键上,如式2。       2实验部分     2.1树脂分散体的制备     2.1.1UPE的制备     (1)原料(见表1) 表1 合成UPE用原料     (2)工艺     将椰子油、甘油、催化剂加入装有冷凝器、分水器、搅拌器和温控装置的玻璃反应瓶中,在N2保护下于230～250℃醇解,醇解合格后降温到210℃,加入IPA、FA和NPG,200℃脱水反应2h,230～240℃减压反应3～6h测酸值<10mgKOH/g为反应终点。降温,用丙二醇单丁醚稀释成90%固体分备用。     2.1.2ACPE树脂的制备     (1)原料(见表2) 表2 合成ACPE树脂用原料 2)工艺     将UPE树脂液计量加入反应瓶中,在N2保护下升温到130～135℃,开始滴加预混均匀的丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰,滴加速度要均匀,滴加时间约3～4h。滴完后继续保温3h;降温到80℃,加入DMAE和去离子水即得到自乳化的水分散体。     3.1.3水性ACPE的技术指标(见表3) 表3 水性ACPE的技术指标     3.2涂料的制备     (1)白色防腐底漆的配方(见表4) 表4 白色防腐底漆的配方 (2)工艺     将ACPE(40%)、去离子水、BYK184、BYK020预混,搅拌下用DMAE调节pH值至8～9间,加入粉料,搅匀,砂磨至细度合格后,加入CYMEL325、CYCAT600,用DEVCHEMWT-105A调节至合适黏度,过滤即得成品。成漆的性能指标见表5。 表5 白色防腐底面合一漆的性能指标 3结果和讨论     3.1FA含量的影响     聚酯合成原料中FA的含量对下一步的接枝共聚起关键作用。FA含量少,提供的接枝点不足,单体大多形成自聚体,导致产物不能乳化或乳化后稳定性差;FA含量过高,易造成同一丙烯酸链的两端在两个FA单元上“架桥”聚合,致使树脂交联度高、黏度骤增,甚至胶化。FA含量对ACPE的影响见表6。 表6 FA含量对ACPE的影响     从表6可以看出:FA的含量应在UPE原料总量的2%～4%间。     3.2丙烯酸部分的酸值对ACPE水分散体的影响     因UPE树脂本身的酸值较低,为疏水结构,其水性化完全靠接枝丙烯酸树脂部分所提供的亲水基团来实现。丙烯酸部分的酸值对ACPE的自乳化性至关重要(见表7)。 表7 丙烯酸树脂部分的酸值对ACPE水分散体的影响     从表7可知丙烯酸树脂部分的酸值低于30mgKOH/g时不能自乳化,高于60mgKOH/g时涂膜耐水性明显下降。合适的酸值在40～50之间。     3.3共聚反应温度的影响     共聚反应温度对ACPE自乳化性能的影响见表8。 表8 共聚反应温度对ACPE自乳化性的影响     表8可以看出:随着反应温度的提高,树脂的自乳化性和分散体稳定性明显提高。这是因为低温下单体趋向自聚,而提高温度有利于单体与UPE的接枝共聚,但温度高于140℃时单体汽化严重,易在液面以上的瓶壁上自聚,所以合适的聚合温度是120～140℃。 4结语     (1)合成聚酯时FA的加量至关重要。随FA加量的增大,乳液粒径变小,乳液稳定性提高,但前提是保证接枝聚合时不胶化。     (2)丙烯酸部分的酸值提供了ACPE自乳化的亲水基团。由于UPE主链为疏水结构,亲水基团在丙烯酸侧链上集中分布,树脂的总酸值在较低的设计范围内(25～35mgKOH/g)即有很好的自乳化性能,大大提高了材料的耐水性。     (3)以椰子油、甘油等农林产品为主要原料制备了低VOC含量的自乳化水性树脂,配漆实验证明树脂性能优良。该技术的推广应用具有经济和环保双重效益。   如转载, 请注明: 资料来源"中国艺术涂料网"   中国艺术涂料网“转载文章，请注明：文章来源中国艺术涂料网”