技术文献 技术标准 实用配方 化工常识
返回首页

影响水溶性醇酸树脂性能的各种因素

时间:2011-04-07来源:未知 作者:chem 点击:
通过一系列对比实验,讨论了中和剂、助溶剂、树脂酸值对水溶性醇酸树脂水溶性及涂膜性能的影响,并讨论了其改性方法及其在工业领域中的应用,指出了水溶性醇酸树脂的发展趋势。

影响水溶性醇酸树脂性能的各种因素

 

成海玲1,王亭沂2,蒋娟1

(1.胜利油田利丰工贸有限公司;2.胜利油田技术检测中心,山东淄博257000)

    摘要:通过一系列对比实验,讨论了中和剂、助溶剂、树脂酸值对水溶性醇酸树脂水溶性及涂膜性能的影响,并讨论了其改性方法及其在工业领域中的应用,指出了水溶性醇酸树脂的发展趋势。

    关键词:水溶性醇酸树脂;性能;中和剂;助溶剂

    醇酸树脂是传统涂料用树脂,具有优良的耐久性、光泽、保光保色性、硬度、柔韧性,极好的涂刷性,因此在溶剂型涂料中占有极为重要的位置和极大的份额。随着全球石油产品价格暴涨及各国环保法规日趋严格,涂料生产厂与涂料用户对涂料的原料成本及成品涂料的挥发性有机化合物(VOC)含量尤为重视[1],水溶性醇酸涂料被提上了议事日程。水溶性醇酸涂料以水为溶剂,使成膜物质均匀地分散或溶解在水中,具有如下特点:(1)以水为溶剂,来源方便,易于净化;(2)施工和贮存运输过程中无火灾危险;(3)不含苯类等有机溶剂,有利于减轻环境污染和对人体健康的危害;(4)可采用喷涂、刷涂、淋涂、浸涂、电泳等多种方式施工,易实现自动化涂装。因此,它是一种具有广阔市场发展前景的环境友好型涂料。本文讨论了影响水溶性醇酸树脂性能的各种因素。

 

1.中和剂的影响

    中和剂是水溶性醇酸树脂制备过程中必不可少的成分,只有经中和剂中和的树脂才具有水溶性。不同品种的中和剂能明显影响树脂的水溶性,涂料的贮存稳定性、黏度,以及漆膜的干燥速率、硬度和泛黄性等。因此,选择合适的中和剂十分重要。树脂的品种不同,所用的中和剂也不同。选择中和剂应综合考虑以下几个因素:(1)挥发性好;(2)价格便宜,气味小;(3)对树脂的稳定性好。常温干燥的水溶性醇酸涂料应选用低沸点的中和剂,浅色漆则选用变色性小的中和剂。本实验选用氨水、氢氧化钾及三乙胺作中和剂,考察了其对涂膜性能的影响,结果如表1所示。

 

表1不同中和剂对水溶性醇酸树脂性能的影响

表1不同中和剂对水溶性醇酸树脂性能的影响

    氨水蒸发速度快,漆膜干燥性能优良,但它易与催干剂生成黄色络合物,致使漆膜泛黄。氢氧化钾易与带羧基的树脂反应,生成永久性水溶性皂,钾留在漆膜中而不能逸出,使涂膜的耐水性下降,这是其最致命的缺点。三乙胺的常温挥发速度适宜,既不会像氨水挥发太快,导致涂刷性差和涂膜易产生针孔,又不会像氢氧化钾或三乙醇胺挥发太慢产生相分离、漆膜颜色变深,而且其助溶效果比氨水和氢氧化钾好,作为叔胺它不会使醇酸树脂发生胺解反应,提高了树脂的稳定性。三乙胺是一种较适宜的中和剂,但与氨水相比,它会使涂膜耐水性下降。这主要是由于三乙胺挥发速率较氨水低,在涂膜中残余较多的铵盐基团,使涂膜的亲水性提高,耐水性下降。通过试验,采用氨水与三乙胺混合作为中和剂,既保证挥发速率又减少泛黄性。同时,中和剂的用量也有限制,一般将树脂体系的pH值控制在7.5~8.5,以保持树脂的水溶性和稳定性。中和剂用量过大,会加剧树脂的水解[2]。

 

2.助溶剂的影响

    水溶性醇酸涂料虽然以水为稀释剂,但多数情况下需加入少量助溶剂配用。加入助溶剂,可以起到提高树脂与水的互溶性、调节醇酸树脂溶液的黏度,使树脂溶液稳定及改善涂膜流平性和外观的作用。特别是当水溶性醇酸树脂在亲水性不足,树脂溶解后呈高黏度的浆糊状时,加入助溶剂便可成为溶解性良好的透明树脂溶液[3]。实验表明:助溶剂的加入对水溶性醇酸树脂及其涂膜的性能影响很大。助溶剂的选择主要由与水的混溶性、气味和挥发速度等因素决定,但也与所用中和剂性能以及待溶解树脂的溶解能力有关。常用的助溶剂包括醇类、醇醚类等有机溶剂,如丁醇、乙二醇醚、丙二醇醚等。选用溶解性较强、挥发性较快的醇醚类助溶剂可使体系的水溶性、稳定性达到最佳,且涂膜的干燥速率、光泽、丰满度等性能也达到最佳。不同助溶剂对水溶性醇酸树脂性能的影响见表2。

表2不同助溶剂对水溶性醇酸树脂性能的影响

表2不同助溶剂对水溶性醇酸树脂性能的影响

 

    从表2可知:在水溶性醇类溶剂中,含仲羟基的醇比含伯羟基的醇好,含醚基的醇比不含醚基的醇好。通常增大助溶剂用量,可以提高树脂溶液的稳定性,有利于加快涂膜的表干,但助溶剂用量过大,也会使产品中VOC含量提高。因此,在尽量降低助溶剂用量的同时,保证树脂溶液的稳定性和涂膜性能正是我们研究的方向。最终选用乙二醇丁醚作为助溶剂,因为它具有良好的溶解特性和优异的助溶能力,使有机相和水相组成均一的溶液体系,涂膜干燥速度良好,且用量少,各项性能达到预定目标。

 

    3.树脂酸值对水溶性醇酸树脂性能的影响

    树脂酸值对水溶性醇酸树脂性能的影响见表3。由表3可看出:水溶性醇酸树脂酸值越高,涂膜的光泽也越高。分析其原因,可能是由于同样条件下,树脂酸值越低,则其相对分子质量越高,水溶性就越差,与乙二醇单丁醚的混溶性也就越差,涂膜的光泽就越低;反之,酸值越高,相对分子质量越小,其水溶性就越好,则与乙二醇单丁醚的混溶性就越好,涂膜的光泽也就越高。当然,树脂酸值太高,会造成水溶性醇酸树脂相对分子质量过低,且树脂结构中亲水性基团过多,使涂膜的机械性能和耐水性下降。因此,树脂的酸值应在40~60mgKOH/g为宜。

表3树脂酸值对水溶性醇酸树脂性能的影响

表3树脂酸值对水溶性醇酸树脂性能的影响

 

    综上所述,影响水溶性醇酸树脂性能的因素有:第一,中和剂的选择影响水溶性醇酸树脂的水溶性、贮存稳定性、黏度,以及涂膜的干燥速率、硬度和泛黄性。选用氨水与三乙胺配用可获得最佳的综合性能;第二,选用乙二醇单丁醚作为助溶剂,赋予水溶性醇酸树脂良好的溶解特性和优异的助溶能力,涂膜干燥速度良好;第三,合理控制水溶性醇酸树脂的酸值,对涂膜光泽及耐水性影响较大。如何缩短水溶性醇酸树脂的表干和实干时间,减少助溶剂的用量,仍将是今后研究的重点。水溶性醇酸树脂干燥速度较慢,特别是清漆干燥性能、早期硬度、耐水性和耐溶剂性较差。为了进一步提高水溶性醇酸树脂的性能,需要对其进行各种改性。水溶性醇酸树脂常用的改性方法有有机硅改性和丙烯酸改性。有机硅改性的水溶性醇酸树脂主要是通过将有机硅树脂引入醇酸树脂结构中,改进醇酸树脂的保光保色性、耐候性和抗粉化性。丙烯酸改性的醇酸树脂可以缩短醇酸树脂的干燥时间,同时提高涂膜的早期硬度。为了使醇酸树脂具有更多的功能,满足不同的使用要求,醇酸树脂将更多地向功能化方向发展。(责任编辑:admin)

相关文章
------分隔线----------------------------
推荐内容