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醇酸树脂合成资料-Part1
醇酸树脂分类:
氧化型和非氧化型 按油度(OL)分类 油度(OL):醇酸树脂中油所占的百分含量 。
按油度分为:短、中、长醇酸树脂。
OL > 60%:
长油醇酸树脂
40 % < OL < 60%: 中油醇酸树脂 OL < 40%: 短油醇酸树脂
未改性醇酸树脂和改性醇酸树脂
醇酸树脂涂料性能:
(2) 酯化反应
酯 化 1、 反 加 应 成 反 应 C O C O
COOH
O CH2 OOCR CH OH CH2 OOC
CH2 OOCR CH OH
+
CH2 OH
2、
缩
合
反
应 CH2 OOCR CH2 OOCR CH OH CH2 OOC
COOH COO
CH2 OOCR CH OH
+
CH
OH
CH2 OH
醇解终点判定 测定体系中甘油一酸酯含量
高碘酸氧化法 乙醇(或甲醇)容忍度法 乙醇(或甲醇)容忍度 : 取1ml醇解物,规定温度下,以95%乙醇(或无 色谱法 电导测定法
水甲醇)滴定,至开始浑浊为终点。所用95%乙醇
(或无水甲醇) 毫升数为容忍度。 甘油一酸酯含量与容忍度有对应关系
fav≤2,则pc≥1,酯化可达到100%。 fav>2,pc<1,体系有凝胶化可能。
醇酸树脂常数K
醇酸树脂配方中,醇过量。
体系中含-COOH、-OH的总摩尔数:m0
羧基的当量数:
m0 K= e A
eA
Pc =
2 2eA/ m0
=
m0 eA
油度的计算
/ 树 脂 理 论 产 量 ) ×100
量。
COO
[ CH2
CH
CH2 CH
CH2
OH OOC
COO
] nCH2
CH
CH2 OOC
COOH
极性
极性主链,非极性侧链
Hale Waihona Puke 溶解性中、长度油度树脂:溶于脂肪烃溶剂
普通中、短油度树脂:溶于一般极性溶剂
固化
油的不饱和程度,室温干燥速度
醇容忍度
随油度的增加,醇容忍度
分子量与分子量分布
数均分子量 < 5000,具有多分散性;
OOC COO
H2C CH CH2 O C R
OOC
COO
CH2 CH CH2 O
O
C R
O
脂肪酸法:
长 油 度 醇 酸 树 脂
O
O
O
O
短
油
度
醇
酸
树
脂
O
OH
O
O
O
醇解法:
长 油 度 醇 酸 树 脂
O O O O
短
油
度
醇
酸
树
脂
O O O
OH
O
5.5 配方计算
凝胶化计算
Carothers方程、Flory方程(唐敖庆、汤心颐理论) Carothers方程 :pc=2 / fav 其中:pc -凝胶点时的反应程度 ; fav-平均官能度
3
1
1.1
0.287 0.50
0.480
0.16
30.7
3
1.535
0.055
1.630
0.018
1.50
验证配方: 油度= ( 140.47 + 15.61) / ( 269.14 – 9 ) = 60% R = 1.63 / 1.535 = 1.06
r = 1.1 / 1= 1.1
K= 1.50 / 1.535 = 0.974
CH2 OH 甘油一酸酯
希望的产物
催化剂
在碱性催化剂存在下,醇解速度加快。 常用的催化剂: CaO、Ca(OH)2、LiOH、环烷酸钙、 蓖麻酸锂、钛酸异丙酯、……
新型催化剂: Fascat 4350 (Alf Atochem 公司)
油
油中杂质,影响催化效果,醇解深度。 不饱和度 ,醇解速度 ,醇解深度 。
作业: 1、试从结构与性能关系角度分析,为什么氟树脂涂料有
“超耐候性建筑涂料”之称? 2、论述影响有机硅树脂合成的主要因素。 3、计算一个油度为40%茶籽油醇酸树脂配方,并对该配 方进行解析、验证。它由苯酐、工业季戊四醇(平均分
子量为142.0)、茶籽油(当量值293)制成,使用二甲
苯作为稀释剂,固含量为60%。工业季戊四醇按35%过
甲醇容忍度法 : 醇解物 : 无水甲醇 = 1 : 3(容积比) 以上, 液清(25 ℃) 终点
适用:短油、中油度甘油醇酸树脂产品检测
乙醇容忍度法 : 醇解物 : 乙醇(95%) = 1 : 4 (容积比)以上, 液清(25 ℃) 终点
适用:长油度甘油醇酸树脂、季戊四醇醇酸树脂 产品检测
CH2 OOC
+
H2O
CH2
CH OH
CH2 OOCR
影响酯化速度的重要因素:从反应器中除去水的速度。 除水的方法: 熔融法 溶剂法 通惰性气体与出口排气法排除反应水
回流溶剂与反应水形成共沸物蒸出除去水
酯化终点判断: 粘度 酸值 反映树脂分子量的大小(粘度计)
反映树脂的反应程度 (滴定法)
保护气体
N2、CO2
醇解温度
催化剂存在,醇解反应温度: 200~250℃ CaO+环烷酸钙: CaO: 220~250℃; 230~240℃;
Ca(OH)2、LiOH、环烷酸锂:220~240℃。
醇解时间
醇解平衡前,时间,甘油一酸酯含量; 醇解平衡后一段时间,甘油一酸酯含量不变; 然后,甘油一酸酯含量缓慢下降。
Cl Cl
通常选用芳香族二元酸,提高树脂的Tg(树脂的极限
COOH
Cl Cl C Cl CHCO O CHCO
COOH
Cl
邻苯二甲酸酐
(苯酐)
间苯二甲酸酐
六氯内次甲基四氢 苯二甲酸酐
植物油(脂肪酸)
油的主要成份:甘油三脂肪酸酯
CH2 OOCR1 CH OOCR2 CH2 OOCR3 R1、R2、R3:脂肪 酸的烃基部分
OL(%) = ( 油 的 用 量
=油的用量 / (多元醇+多元酸+油量-析出的水) ×100
油量的计算
OL 油量= 100%-OL ×(多元酸量+多元醇量-析出水量)
=
×(酯化苯酐的多元醇量+苯酐用量+ 100%-OL 过量多元醇量-析出水量)
OL
醇超量
R (包括油内甘油羟基与羧基)
= 总醇当量数 / 总酸当量数 r (不包括油内甘油羟基与羧基) = eB / eA
= 260.14 (kg)
∴ 溶剂量= 260.14 ( 100 – 55 ) / 55 =212.80 (kg)
∴ 溶剂汽油量= 212.80 90% = 191.56 (kg) 甲苯量 = 212.80 90% = 21.28 (kg) 配方:
原料 豆油 梓油 投料量 / kg 140.47 15.61 原料 苯酐 溶剂汽油 投料量 / kg 74.00 191.56
甲酸酐、工业季戊四醇及豆油、梓油(豆油 : 梓油
=9 : 1)制成,其固含量为55%,溶剂汽油 : 甲苯
=9 : 1。已知工业季戊四醇的平均分子量为142.0。
解:查表:油度 60%的树脂,季戊四醇过量 5~15% 取:10%,计算油量(重量计): 1.0 eq 苯酐(分子量148) 74 kg
1.1 eq 季戊四醇
配方计算
表 6.1 不同油度醇酸树脂参考醇过量数 油度 /% > 65 60~65 55~60 50~55 40~50 30~40 与苯酐酯化过量羟基数 /% 甘油 0 0 < 10 10~15 15~25 25~35 季戊四醇 <5 5~15 15~20 20~30 30~40
例:计算一个油度为60%醇酸树脂的配方,它由邻苯二
第二阶段:
脂肪酸改性的醇酸树脂
图5-2 脂肪酸改性甘油与苯酐的反应
多元醇
CH2 OH CH OH CH2 OH
CH2OH HOH2C C CH2OH
甘油
CH2OH
季戊四醇
CH3 HOH2C C CH3 CH2OH
新戊二醇
单元酸和多元酸
主要选用二元酸制备醇酸树脂。 使用温度)。
O C O C O
R C O HO CH2 CH CH2 OOC
COO
R O C O CH2 CH CH2 OOC
COO
n
O
R C O CH2 CH CH2 OOC
COOH
O
甘油 : 苯酐 : 脂肪酸=3 : 3 :1,油度30.2%
R C OH HO CH2 CH CH2 OOC
COO
O
OH
O CH2 OOC
酸解法
脂肪酸-油法
目前,工业生产中,以醇解法
+ 溶剂法为主。
醇解法 以甘油 + 苯酐 + 植物油为例:
(1) 醇解反应
CH2 OOCR1 CH OOCR2 CH2 OH
+
催化剂
CH2 OH CH OOCR2
CH2 OOCR1
CH
OH
+
CH
OH
CH2 OOCR3 油
CH2 OH 甘油
CH2 OOCR3 甘油二酸酯
5.1 简介
醇酸树脂:由多元醇、多元酸和脂肪酸(植物油) 缩聚而成的线型树脂,属聚酯树脂。