丙烯酸树脂ppt课件.ppt
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1、丙烯酸树脂丙烯酸树脂第一节第一节 概概 述述第二节第二节 原原料料第三节第三节 丙烯酸树脂的配方设计丙烯酸树脂的配方设计第四节第四节 溶剂型丙烯酸树脂溶剂型丙烯酸树脂第五节第五节 水性丙烯酸树脂水性丙烯酸树脂1 第一节第一节 概概 述述 以以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及苯乙烯丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及苯乙烯等乙烯基类单体为主等乙烯基类单体为主要原料合成的共聚物称为要原料合成的共聚物称为丙烯酸树脂丙烯酸树脂,以其为成膜基料的涂,以其为成膜基料的涂料称作料称作丙烯酸树脂涂料丙烯酸树脂涂料。该类涂料具有该类涂料具有色浅、保色、保光、耐候、耐腐蚀和耐污色浅、保色、保光、耐候、耐腐蚀和耐污染染等优点,使用温度
2、范围宽,已广泛应用于汽车、飞机、机等优点,使用温度范围宽,已广泛应用于汽车、飞机、机械、电子、家具、建筑、皮革涂饰、造纸、印染、木材加工、械、电子、家具、建筑、皮革涂饰、造纸、印染、木材加工、工业塑料及日用品的涂饰。工业塑料及日用品的涂饰。近年来,国内外丙烯酸烯树脂涂料的发展很快,目前已近年来,国内外丙烯酸烯树脂涂料的发展很快,目前已占涂料的占涂料的/以上,因此,丙烯酸树脂在涂料成膜树脂中居以上,因此,丙烯酸树脂在涂料成膜树脂中居于重要地位。于重要地位。2从组成上分,丙烯酸烯树脂包括:从组成上分,丙烯酸烯树脂包括:全丙树脂、苯丙树脂、硅丙树脂、醋丙树脂、氟丙全丙树脂、苯丙树脂、硅丙树脂、醋丙树
3、脂、氟丙树脂、叔丙(叔碳酸酯树脂、叔丙(叔碳酸酯-丙烯酸酯)树脂丙烯酸酯)树脂等。等。从涂料剂型上分,主要有:从涂料剂型上分,主要有:溶剂型涂料溶剂型涂料、水性水性涂料涂料、高固体组份涂料高固体组份涂料和和粉末涂料粉末涂料。其中水性丙烯酸烯树脂涂料的研制和应用始于其中水性丙烯酸烯树脂涂料的研制和应用始于年代,年代初得到了迅速发展,与传统的溶年代,年代初得到了迅速发展,与传统的溶剂型涂料相比,水性涂料具有价格低、使用安全,剂型涂料相比,水性涂料具有价格低、使用安全,节省资源和能源,减少环境污染和公害等优点,因节省资源和能源,减少环境污染和公害等优点,因而已成为当前涂料工业发展的主要方向之一。而已
4、成为当前涂料工业发展的主要方向之一。3 涂料用丙烯酸树脂其成膜特性分为:涂料用丙烯酸树脂其成膜特性分为:热塑性丙热塑性丙烯酸树脂烯酸树脂和和热固性丙烯酸树脂热固性丙烯酸树脂。热塑性热塑性丙烯酸树脂其成膜主要靠溶剂或分散介质丙烯酸树脂其成膜主要靠溶剂或分散介质(常为水)挥发使大分子或大分子颗粒聚集融合成(常为水)挥发使大分子或大分子颗粒聚集融合成膜,成膜过程中没有化学反应发生,为单组分体系,膜,成膜过程中没有化学反应发生,为单组分体系,施工方便,但涂膜的耐溶剂性较差施工方便,但涂膜的耐溶剂性较差;热固性热固性丙烯酸树脂也称为反应交联型树脂,其成膜丙烯酸树脂也称为反应交联型树脂,其成膜过程中伴有几
5、个组分可反应基团的交联反应,因此过程中伴有几个组分可反应基团的交联反应,因此涂膜具有网状结构,因此其耐溶剂性、耐化学品性涂膜具有网状结构,因此其耐溶剂性、耐化学品性好,适合于制备好,适合于制备防腐涂料防腐涂料。返回4 第二节第二节 原料原料 丙烯酸类及甲基丙烯酸类单体是合成丙烯酸树丙烯酸类及甲基丙烯酸类单体是合成丙烯酸树脂的重要单体。脂的重要单体。MMA:硬单体:硬单体BA:软单体:软单体均聚物难满足成膜物要求:均聚物难满足成膜物要求:PMMA:太脆,:太脆,聚丙烯酸丁酯:太软,粘,可做粘合剂,不宜作涂聚丙烯酸丁酯:太软,粘,可做粘合剂,不宜作涂料料二者共聚物最常用,称为全丙涂料。二者共聚物最
6、常用,称为全丙涂料。5共聚目的:共聚目的:(1)改进树脂的)改进树脂的Tg(2)调节树脂极性、溶解性、机械力学)调节树脂极性、溶解性、机械力学性能,性能,如丙烯酸,甲基丙烯酸可改进漆如丙烯酸,甲基丙烯酸可改进漆膜与底材的附着力;膜与底材的附着力;(3)引进官能团,用以和交联剂反应形)引进官能团,用以和交联剂反应形成交联结构,成交联结构,主要功能单体有:丙烯酸主要功能单体有:丙烯酸羟乙酯(羟丙酯),丙烯酸,甲基丙烯羟乙酯(羟丙酯),丙烯酸,甲基丙烯酸酸6依据单体对涂膜性能的影响常可将单体进行如下分类,以方便应用。依据单体对涂膜性能的影响常可将单体进行如下分类,以方便应用。单单 体体 名名 称称功
7、功 能能甲基丙甲基丙烯烯酸甲酸甲酯酯甲基丙甲基丙烯烯酸乙酸乙酯酯苯乙苯乙烯烯丙丙烯烯睛睛提高硬度,称之提高硬度,称之为为硬硬单单体。体。丙丙烯烯酸乙酸乙酯酯丙丙烯烯酸正丁酸正丁酯酯丙丙烯烯酸月桂酸月桂酯酯丙丙烯烯酸酸-2-乙基己乙基己酯酯提高柔提高柔韧韧性,促性,促进进成膜,成膜,称之称之为软单为软单体。体。丙丙烯烯酸酸-2-羟羟基乙基乙酯酯丙丙烯烯酸酸-2-羟羟基丙基丙酯酯甲基丙甲基丙烯烯酸酸-2-羟羟基乙基乙酯酯甲基丙甲基丙烯烯酸酸-2-羟羟基丙基丙酯酯丙丙烯酰烯酰胺胺N-羟羟甲基丙甲基丙烯酰烯酰胺胺引入官能引入官能团团或交或交联联点,点,提高附着力,提高附着力,称之称之为为交交联单联单体
8、。体。7丙丙烯烯酸与甲基丙酸与甲基丙烯烯酸的低酸的低级烷级烷基基酯酯苯乙苯乙烯烯抗抗污污染性染性甲基丙甲基丙烯烯酸甲酸甲酯酯苯乙苯乙烯烯甲基丙甲基丙烯烯酸月桂酸月桂酯酯丙丙烯烯酸酸-2-乙基己乙基己酯酯耐水性耐水性丙丙烯烯睛睛甲基丙甲基丙烯烯酸丁酸丁酯酯甲基丙甲基丙烯烯酸月桂酸月桂酯酯耐溶耐溶剂剂性性丙丙烯烯酸乙酸乙酯酯丙丙烯烯酸正丁酸正丁酯酯丙丙烯烯酸酸-2-乙基己乙基己酯酯甲基丙甲基丙烯烯酸甲酸甲酯酯甲基丙甲基丙烯烯酸丁酸丁酯酯保光、保色性保光、保色性丙丙烯烯酸酸甲基丙甲基丙烯烯酸酸亚亚甲基丁二酸(衣康酸)甲基丁二酸(衣康酸)苯乙苯乙烯烯磺酸磺酸乙乙烯烯基磺酸基磺酸钠钠AMPS实现实现水溶
9、性,增加附着力,水溶性,增加附着力,称之称之为为水溶性水溶性单单体、体、表面活性表面活性单单体。体。8 第三节第三节 丙烯酸树脂的配方设计丙烯酸树脂的配方设计设计基本原则是设计基本原则是首先首先要针对要针对不同基材和产品确定树脂剂型不同基材和产品确定树脂剂型溶剂溶剂型或水剂型;型或水剂型;然后然后根据根据性能要求确定单体组成、玻璃化温度性能要求确定单体组成、玻璃化温度(Tg)、溶剂组成、引发剂类型及用量和聚合工艺)、溶剂组成、引发剂类型及用量和聚合工艺;最终通过实验进行检验、修正最终通过实验进行检验、修正,以确定最佳的产品,以确定最佳的产品工艺和配方。工艺和配方。其中单体的选择是配方设计的核心
10、内其中单体的选择是配方设计的核心内容容。9一、单体的选择一、单体的选择 为方便应用,通常将聚合单体分为为方便应用,通常将聚合单体分为硬单体、软硬单体、软单体和功能单体单体和功能单体三大类。三大类。甲基丙烯酸甲酯(甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯()、苯乙烯(ST)、丙烯)、丙烯睛睛(AN)是最常用的是最常用的硬单体硬单体;丙烯酸乙酯丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异辛酯(2-EHA)为最常用的为最常用的软单体软单体。长链的丙烯酸及甲基丙烯酸酯(如月桂酯、十八烷长链的丙烯酸及甲基丙烯酸酯(如月桂酯、十八烷酯)具有较好的耐醇性和耐水性酯)具有较好的耐醇性和耐
11、水性。10功能性单体功能性单体主要指含有羟基和羧基的单体。主要指含有羟基和羧基的单体。其它功能单体其它功能单体有:丙烯酰胺(有:丙烯酰胺(AAM)、羟甲基)、羟甲基丙烯酰胺(丙烯酰胺(NMA)、双丙酮丙烯酰胺()、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)和)和甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯(甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯(AAEM)功能单体的用量一般控制在功能单体的用量一般控制在16(mass ratio),不能太多,否则可能会影响树脂或成漆的),不能太多,否则可能会影响树脂或成漆的贮存稳定性。贮存稳定性。含羧基的单体引入羧基可以改善树脂对颜、填料的含羧基的单体引入羧基可以改善树脂对颜、填料的润饰性及对基材的附着力,而且同
12、环氧基团有反应润饰性及对基材的附着力,而且同环氧基团有反应性,对氨基树脂的固化有催化活性。性,对氨基树脂的固化有催化活性。11二、二、的设计的设计不同用途的涂料,其树脂的玻璃化温度相差很大。不同用途的涂料,其树脂的玻璃化温度相差很大。外墙漆用外墙漆用的弹性乳液其一般低于的弹性乳液其一般低于10,北方应更低一些;而热塑性,北方应更低一些;而热塑性塑料漆用树脂的一般高于塑料漆用树脂的一般高于60。交联型丙烯酸树脂的一般在交联型丙烯酸树脂的一般在20400。玻璃化温度的设计常用。玻璃化温度的设计常用FOX公式:公式:其中,其中,为第为第i种单体的质量分数,种单体的质量分数,为第为第i种单体对应均聚种
13、单体对应均聚物的玻璃化温度,单位用物的玻璃化温度,单位用K。12三、三、引发剂的选择引发剂的选择 溶剂型丙烯酸树脂的引发剂主要有过氧类和偶氮类两种。溶剂型丙烯酸树脂的引发剂主要有过氧类和偶氮类两种。为了使聚合平稳进行,溶液聚合时常采用引发剂同单体混为了使聚合平稳进行,溶液聚合时常采用引发剂同单体混合滴加的工艺合滴加的工艺四、溶剂的选择四、溶剂的选择 用作用作室温固化双组分聚氨酯羟基组分的丙烯酸树脂不能使室温固化双组分聚氨酯羟基组分的丙烯酸树脂不能使用醇类、醚醇类溶剂,以防其和异氰酸酯基团反应,用醇类、醚醇类溶剂,以防其和异氰酸酯基团反应,溶剂中含溶剂中含水量应尽可能低,可以在聚合中使溶剂回流带
14、走体系中的水分。水量应尽可能低,可以在聚合中使溶剂回流带走体系中的水分。常用的溶剂为甲苯、二甲苯常用的溶剂为甲苯、二甲苯,可以适当加些乙酸乙酯、乙酸丁,可以适当加些乙酸乙酯、乙酸丁酯。酯。环保涂料环保涂料用溶剂不准含用溶剂不准含“三苯三苯”,通常以乙酸乙酯、乙酸,通常以乙酸乙酯、乙酸丁酯(丁酯(BAC)、丙二醇甲醚乙酸酯()、丙二醇甲醚乙酸酯(PMA)混合溶剂为主。)混合溶剂为主。氨基烘漆用羟基丙烯酸树脂可以用二甲苯、丁醇作混合溶氨基烘漆用羟基丙烯酸树脂可以用二甲苯、丁醇作混合溶剂。剂。13实际上,树脂用途决定单体的组成及溶剂选实际上,树脂用途决定单体的组成及溶剂选择,为使聚合温度下体系处于回
15、流状态,溶择,为使聚合温度下体系处于回流状态,溶剂常用混合溶剂,低沸点组分起回流作用,剂常用混合溶剂,低沸点组分起回流作用,一旦确定了回流溶剂,就可以根据回流温度一旦确定了回流溶剂,就可以根据回流温度选择引发剂,对溶液聚合,主引发剂在聚合选择引发剂,对溶液聚合,主引发剂在聚合温度时的半衰期一般在温度时的半衰期一般在0.52h之间较好。有之间较好。有时可以复合使用一种较低活性引发剂,其半时可以复合使用一种较低活性引发剂,其半衰期一般在衰期一般在24h之间。之间。14五、分子量调节剂五、分子量调节剂 为了调控分子量,就需要加入分子量调节剂。为了调控分子量,就需要加入分子量调节剂。现在常用的品种为现
16、在常用的品种为硫醇类化合物硫醇类化合物。如。如 正十二烷基硫醇,仲十二烷基硫醇,叔十二烷正十二烷基硫醇,仲十二烷基硫醇,叔十二烷基硫醇,巯基乙醇(基硫醇,巯基乙醇(HOCH2CH2SH)等。)等。巯基乙醇在转移后再引发时可在大分子链上引巯基乙醇在转移后再引发时可在大分子链上引入羟基,减少羟基型丙烯酸树脂合成中羟基单体用入羟基,减少羟基型丙烯酸树脂合成中羟基单体用量。量。通过提高引发剂用量也可以对分子量起到一定的通过提高引发剂用量也可以对分子量起到一定的调控作用。调控作用。返回15 第四节第四节 溶剂型丙烯酸树脂溶剂型丙烯酸树脂合成主要采用溶液聚合,如果选择恰当的溶合成主要采用溶液聚合,如果选择
17、恰当的溶剂(常为混合溶剂),如溶解性好、挥发速剂(常为混合溶剂),如溶解性好、挥发速度满足施工要求、安全、低毒等,聚合物溶度满足施工要求、安全、低毒等,聚合物溶液可以直接用作涂料基料进行涂料配制,使液可以直接用作涂料基料进行涂料配制,使用非常方便。溶剂型丙烯酸树脂主要分为热用非常方便。溶剂型丙烯酸树脂主要分为热塑型丙烯酸树脂和热固型丙烯酸树脂。塑型丙烯酸树脂和热固型丙烯酸树脂。16一、热塑性丙烯酸树脂一、热塑性丙烯酸树脂以以MMA或一定数量的或一定数量的st为主体,为主体,BPO或或 AIBN 溶液聚合溶液聚合配以丙烯酸乙(丁)酯,配以丙烯酸乙(丁)酯,甲酮甲酮/丙酮,丙酮,90100 Mw9
18、0000要求分子量分布窄些要求分子量分布窄些,一般,一般Mw/Mn45便不能使用。便不能使用。优点:优点:优异的保光、保色性优异的保光、保色性耐候性好(接近交联型丙烯酸涂料的水平),耐化学药品耐候性好(接近交联型丙烯酸涂料的水平),耐化学药品耐水性、抛光性良好耐水性、抛光性良好,附着力强。附着力强。缺点:缺点:固体分低(固体分高时黏度大,喷涂时易出现拉丝现象)固体分低(固体分高时黏度大,喷涂时易出现拉丝现象),分子量较高,粘度大,故施工性能差,分子量较高,粘度大,故施工性能差,涂膜丰满度差,低温涂膜丰满度差,低温易脆裂、高温易发黏,实干较慢,耐溶剂性不好等,与其他树易脆裂、高温易发黏,实干较慢
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