醇酸树脂与聚酯
• 采用多元酸(或醇),可以增加自由羟基含量, 容易交联和聚合,有利于附着力等性能的提高。
12.1.2 醇酸树脂的凝胶及配方设计
(1)反应度Pc=2/f,f-平均官能度。 • 当用甘油与苯酐反应时,
f=(羟基克当量数+羧基克当量数)/(甘油分子数+苯酐分 子数)
(2)例如:甘油:苯酐:脂肪酸=1:1:1时, 甘油官能数=1×3;苯酐官能数=1×2; 脂肪酸官能数=1×1;
12.1.5 改性醇酸树脂
• 特点:刷涂性好,但是强度差、耐化学性差等。 • 改性意义:提高性能,也可以赋予其它树脂好的刷涂性。 • 改性方法: (1)两种聚合物的共混:硝基纤维素(大分子量)与醇酸树脂
(低分子量)混合。
(2)烯类单体与醇酸树脂的双键共聚:苯乙烯改性,可以降低 成本,增加耐水性,干燥速度提高。但是抗溶剂性差,交联 度下降。只有含共轭双烯的醇酸树脂才能共聚合,可以添加 马来酸带如双键共聚合。丙烯酸酯也可以共聚合改性醇酸树 脂,干燥速度增加,保色性、耐候性改善。
• 苯酐容易升华,甘油容易挥发,配方会变 化。
• 单元酸可以二聚,甘油可以醚化缩合,增 加了官能度。
• 甘油脱水成丙烯醛,反应中间产生副反应。 • 体系各种官能团位置不同,反应性不同。 (5)措施:
先少加苯酐,粘度不高再不加,粘度迅速 升高,再加甘油防止凝胶。
12.1.3 醇酸树脂的制备方法
• 四种方法:脂肪酸法、单甘油酯或醇解法、 酸解法、脂肪酸/油法。
(3)化学结合:氨基树脂与醇酸树脂合用,可以得到坚韧的漆 膜,具有好的保光性、保色性、抗水、抗酸碱性等优良性能, 大量应用于汽车、家电涂料。
(4)水性醇酸树脂:过量苯酐,加入偏苯三酐使 醇酸树脂含有过量的羧基,就有水溶性。
(5)触变型醇酸树脂:与聚酰胺树脂反应制得。
(6)高固体份醇酸树脂:降低平均分子质量,提 高流动性。但是,干燥速度会降低,可以用干 性油代替半干性油。
(b)中油度:树脂:油=1:(2~3)(质量比),或 油长在40%~60%。
(c)短油度:树脂:油=1:(0.5~2)(质量比), 或油长在40%以下。
(d)特短油度:树脂:油=1:0.5以下(质量比), 此处“以下”是指油的份数
注:两种表示方法有差别,含义基本相同。
• 对油度的区分可以更直观地表示为:
亚甲基氧化的干燥为实干。而醇酸树脂中的苯环可以 提高干燥速度,使涂料迅速达到触干。
(2)油度的定义:树脂和油的比例叫做油度。即1份树脂 与几份油的比例关系。也有用油长表示。
油长=油重量/树脂重量×100%
可分为长、中、短、特短四种油度,具体区分如下:
(a)长油度:树脂:油=1:3以上(质量比),此处 以上是指油的份数。或油长>60%。
剂。
其它饱和脂肪酸和合成脂肪酸:均可以制备醇酸树脂。
• 多元醇: 甘油:
季戊四醇:官能度4,为了防止凝胶,可以加入 苯甲酸或乙二醇调节官能度,而且成本比甘油低。
山梨醇:虽然具有6各羟基,但是高温时内部醚 化,相当于4官能度。 • 多元酸: 苯酐:二元酸。
间苯二甲酸:性能比苯酐好,价格较高。马来酸酐来自带有双键,引入双键,容易共聚合。
长油度 中油度 短油度 1/3 1/2
特短油 度
2
树脂/油(
m/m)
油度影响涂料分析:
• 油长(油度):长干燥慢,降低油长就要减少脂 肪酸含量,提高苯酐含量。
• 从干燥角度考虑:希望增加活泼亚甲基含量,和 苯酐含量,能室温干燥。
• 脂肪酸含量高,溶解性能好,刷涂性好,但是其 它性能差。
• 聚酯含量高:机械性能好(硬度、韧性、耐磨性 等)。
12.1.4 影响醇酸树脂性能的因素
• 平均相对分子质量和相对分子质量分布: 高分子质量,干燥快,存在微凝胶,流动性可以改善,但对 贮存不利,微凝胶控制5%比较合适。低分子质量的是非成膜 物,影响干燥速度,但是也起增塑剂作用。
• 脂肪酸(或油)和单元酸: 豆油(豆油脂肪酸): 亚麻油(其它脂肪酸):干燥快,颜色不好,成本高,粘度高。 红花油:成本高,干性接近亚麻油,颜色接近豆油。 葵花油:品种差别太大。 桐油:干燥极快,易变色,不单独使用,耐碱性好。 蓖麻油和椰子油:不干性油,不能自干。可以和桐油合用,也可以做交联
(3)经验公式:
二元酸摩尔数/多元醇摩尔数<1, 才能保证不发生凝胶。
但是,多元醇过量太多会使聚合度下降,性 能下降,所以设计配方时控制Pc不超过1.05。 参考下列数据:
油长/% 60 55~60 40~55 30~40 甘油过量/% 0~10 10~17 17~30 30~35
(4)设计配方要考虑
则,f=(1×1+1×2+1×3)/(1+1+1)=2 反应度Pc=2/2=1,理论上不会发生凝胶,但是为了,保
证不发生凝胶,Pc要大于1才保险。 可以把甘油过量50%,则,
f=(1×1+1×2+1×3)/(1+1.5+1)=1.71 Pc=2/1.71=1.17 反应进行到100%也不会再发生凝胶
• 方法分为:熔融法、溶剂法(二甲苯)。
比较:熔融法比较简单,但不容易控制,质 量也不能保障,一般制备长油醇酸。
溶剂法容易控制,物料损失少,配方 容易控制,适合生产短油醇酸,配方要求严 格的产品。
• 最简单的方法:脂肪酸法,将多元醇、二元 酸和脂肪酸加在一起,通氮防止氧化,升温 至220~240℃反应至终点。
12.1.1 醇酸树脂的组成与干性
(1)举例:醇酸树脂组成为:苯酐、甘油和脂肪酸。
当苯酐:甘油:脂肪酸=1:2:4, 则平均活泼亚甲基数量为(豆油脂肪酸): (0.51+0.09×2)×4=2.76>2.2,为干性油,可以干燥。 当苯酐:甘油:脂肪酸=2:3:5, 则平均活泼亚甲基数量为(豆油脂肪酸): (0.51+0.09×2)×5=3.45,更大,更容易干燥。
第十二章醇酸树脂与聚酯
12.1 醇酸树脂: (1)醇酸树脂特点:本身也是聚酯,但是分子量低, 无结晶倾向,含有油成份。 (2)分类: 通过氧化干燥:分子质量大于干性油,所以需要交联时 间短,性能(附着力、光泽、硬度等)远远高于干性油。 非氧化干燥:主要用于增素剂和多羟基聚合物。 (3)制备:用多元醇、多元酸和脂肪酸缩聚反应得到。