(3) 丙烯酸树脂的T g越高,制漆后涂膜干率越 好；反之,Tg越低,树脂制漆后干率越差。
(4) 丙烯酸树脂的Tg越高,其涂料的溶剂释放性 越好；反之,Tg越低,其溶剂的释放性越差。
(5) 在同样树脂合成反应条件下,树脂的T g越 高,树脂反应最终黏度越大(即分子量高)；反之,树 脂Tg越低,树脂反应最终黏度越低(分子量小)。
4 讨论与结论
4.1 丙烯酸树脂的玻璃化温度是一项十分重要的 技术指标
丙烯酸树脂的玻璃化温度可影响丙烯酸树脂的 诸多性能,因此它是一项十分重要的技术指标。设 计计算丙烯酸树脂的T g值是近10年的事情。现在通 过按涂料使用性能要求,准确设计所用丙烯酸树脂 的Tg值就更方便、快捷得多,而且实用。
摩托车用丙烯酸氨基烘漆,要求用铝粉烘漆, 铝粉定向排列好,外观要求突出,并具有高硬度等 其他综合性能,所以选择与设计丙烯酸树脂的T g值 为15～45 ℃为宜。这样,完全能达到摩托车涂料硬 度高、外观好等要求。 3.5 丙烯酸聚氨酯涂料用羟基丙烯酸树脂 3.5.1 用脂肪族聚氨酯固化剂交联固化
因为脂肪族聚氨酯固化剂如N-75、N-3390等 这种六亚甲基聚氨酯固化剂固化后涂膜较软,所以 选择配套的羟基丙烯酸树脂的T g应该设计和选择得 较高,一般在30～57 ℃为宜。而汽车涂料,特别是
专题论述
丙烯酸树脂玻璃化温度(T g )的
设计和选择
□ 王季昌 (江苏三木集团有限公司,江苏宜兴 214258)
摘要：介绍了丙烯酸树脂玻璃化温度(Tg)的重要性及计算方法,详细阐述了各种不同涂料用丙烯酸 树脂Tg的设计与选择,为涂料工作者提供了宝贵的经验。
关键词：丙烯酸树脂；玻璃化温度(Tg) 中图分类号：TQ630 文献标识码：B 文章编号：1006-2556(2008)10-0052-05
甲基丙烯酸乙酯(EMA)
338
甲基丙烯酸异丙酯(i-PMA)
321
甲基丙烯酸丁酯(n-BMA)
293
甲基丙烯酸异丁酯(i-BMA)
326
甲基丙烯酸己酯(n-HMA)
268
甲基丙烯酸-β-羟乙酯(β-HEMA)
328
甲基丙烯酸-β-羟丙酯(β-HPMA)
346
丙烯酸(AA)
379
甲基丙烯酸(MAA)
458
52
中国涂料 2008年第23卷第10期
迅猛发展的良好态势。 为了适应丙烯酸涂料发展的客观要求,与之配
套且决定丙烯酸涂料性能的丙烯酸树脂必须在其品 种、数量、质量等方面都要与时俱进,以满足和适 应其涂料的发展。
下面笔者就丙烯酸涂料用丙烯酸树脂制造技术 中十分重要的技术指标——玻璃化温度( T g )的设计
(1) 丙烯酸改性硝基涂料,其丙烯酸树脂的Tg以 8 ℃左右为宜。目的就是尽可能加入较多的硝化棉 树脂,一般涂料用1/2 s硝化棉较多(此秒数硝化棉硬 度较大),而丙烯酸树脂T g为8 ℃较软,如果用高秒硝 化棉如20 s或30 s则可选择丙烯酸树脂Tg大于8 ℃, 甚至T g可达50 ℃或更高。另外硝化棉树脂加量的多 少,还要通过试验选择予以确定,设计配方时要灵活 掌握,目的是保证涂膜有足够好的综合性能。
均聚物的玻璃化温度可由表1查得；共聚物的 玻璃化温度可从配方中的单体均聚物的玻璃化温度 近似求得。公式如下(其误差在±5 ℃)：
1 = W1 + W2 +
Tg
Tg1
Tg2
W3 + …… Tg3
专题论述
同时还可以通过上述计算剖析某一树脂单体 的组成；也可根据树脂特征值设计配方,进行原料 代用。
表1 (甲基)丙烯酸酯类单体的玻璃化温度一览表
Tg design and selection of acrylic resin
Wang Jichang (Jiangsu Sanmu Group Company, Ltd., Yixing 214258, Jiangsu Province) Abstract: This paper introduces the importance and calculation method of the Tg of acrylic resin and narrates Tg design and selection of acrylic resin. That provides precious experience to coatings persons. Keywords: acrylic resin, glass transition temperature (Tg)
如单组分热塑性丙烯酸塑料涂料,其丙烯酸树 脂的T g 应高些,以100～110 ℃为宜,这是根据塑 料涂料所要求的特性而确定的(因为大部分作为面 漆)。即使树脂的T g很高,在塑料上也不存在涂膜 发脆的问题,这是塑料底材所决定的。做底漆的塑 料涂料用树脂T g可控制在45～60 ℃为宜。如电视 机、手机、电脑等面漆用热塑性丙烯酸金属涂料或 半光、无光涂料用树脂的T g以90～110 ℃为宜；P P 塑料底漆改性热塑性丙烯酸树脂的T g以50～65 ℃ 为宜。 3.3 改性的热塑性丙烯酸树脂
与选择问题,做一较深入的论述与讨论。
1 丙烯酸树脂玻璃化温度(Tg)的重要性
涂料用丙烯酸树脂属高聚物,其运动具有两重 性,即链段运动和整个分子链运动。且兼有固体的 弹性与液体的黏弹性。玻璃化温度(T g)是链段能运 动的最低温度,其高低与分子链的柔性有直接关系, 分子链柔性越大,玻璃化温度就低；分子链刚性大, 玻璃化温度就高。对于涂料制品,由于在玻璃化温 度以上涂膜就会变软,故通常在玻璃化温度以下使 用。所以希望在使用时玻璃化温度高些。确定T g的 重要性主要表现在以下几个方面：
如选用甲醚化的氨基树脂与之交联,则选择丙 烯酸树脂的T g可大于0 ℃,因为甲醚化氨基树脂比 较软。
(2) 特殊用途丙烯酸氨基烘漆,如钢尺涂料,因 用于钢卷尺,要求涂膜柔韧性、弯曲性要特别好,所 以在同样的氨基树脂的条件下,丙烯酸树脂的T g为 -15℃为宜,此树脂柔韧性相当好。
建材行业用的卷铝涂料,涂膜较薄,对涂膜要求 同样十分苛刻,要求其涂膜有很高的T弯性能(＜4T), 所以选择丙烯酸树脂的T g为-15～7 ℃。在此范围 内不同的T g下,搭配不同的氨基树脂均可满足树脂 耐T弯、耐丁酮擦洗性等特殊要求。
(1) 一般丙烯酸氨基烘漆用丙烯酸树脂,其T g 以-6～0 ℃为宜(常规用,如汽车、家电涂料等), 而以-6 ℃为常用。因为一般氨基丙烯酸烘漆选 用的氨基树脂为582丁醇或异丁醇醚化的三聚氰 胺甲醛树脂,硬度较大。这样,m(丙烯酸树脂)∶ m(氨基树脂)=2.5∶1,其涂膜硬度可达2H～3H, 而涂膜耐冲击、附着力、弹性、柔韧性等综合物 理性能均优。
因为用芳香族聚氨酯固化剂如A86交联固化 后,涂膜硬度较硬,且不耐候,一般涂膜用于室内防 腐较多。所以选择与其配套的羟基丙烯酸树脂的T g ＜30 ℃,以15 ℃较多。如果T g＞15 ℃,配套交联 后涂膜易脆,冲击指标不易通过,制漆时要对配方进 行调整。 3.6 通用型两用丙烯酸树脂
一般所谓通用型两用丙烯酸树脂是指该树脂既 可与氨基树脂交联做丙烯酸氨基烘漆用,又可以用 聚氨酯固化剂(含芳香族和脂肪族)配套交联做自干 漆用。这种两用型树脂用户是非常欢迎的,市场应 用量很大。实际上应用最多的丙烯酸树脂的T g值设 计与选择以16℃为宜,用户最为满意。
高档汽车涂料所用羟基丙烯酸树脂的T g往往选择在 57 ℃或更高一些,这样才能保证固化交联后的涂膜 硬度可达3H以上,保证涂膜有足够好的抗划伤性, 其化学指标也能满足要求。
特殊用途：用于反光聚酯膜、皮革上光剂,要 求涂膜除了外观好以外,还要有足够好的柔韧性,耐 弯性是很突出的要求,还要求综合性好,所以选择丙 烯酸树脂的Tg值以-26 ℃为最佳。 3.5.2 用芳香族聚氨酯固化剂交联固化
0前言
由于丙烯酸涂料具有诸如颜色浅、耐候性能优 异、品种多、用途广、原料即单体等易得、价位适 宜、制造技术越来越成熟等特点,且与其配套的其 他树脂如氨基树脂,与其交联固化的聚氨酯固化剂 等发展也很迅速,因此使得丙烯酸涂料不仅面广量 大,而且随着汽车工业、建筑行业、家电行业以及 其他工业涂料的迅速发展应用也越来越多,呈现出
单体名称
玻璃化温度 Tg/K
丙烯酸甲酯(MA)
281
丙烯酸乙酯(EA)
251
丙烯酸正丁酯(n-BA)
219
丙烯酸异丁酯(i-BA)
269
丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA)
203
丙烯酸正辛酯
258
丙烯酸-β-羟乙酯(β-HEA)
258
丙烯酸-β-羟丙酯(β-HPA)
266
甲基丙烯酸甲酯(MMA)
378
(1) 设计涂料用丙烯酸树脂的配方,一旦根据涂 料品种、性能和特殊性能等综合要求,确定了丙烯 酸树脂的玻璃化温度(Tg)后,就基本上确定了树脂所 选择的单体,也就决定了树脂的性能和制漆后涂料 的性能。
(2) 丙烯酸树脂的T g值决定了其涂膜的硬度和 抗划伤性。T g值越高则涂膜越硬(但要注意涂膜不 能脆,制漆时要调整),抗划伤性越强；反之,T g值 越低,其涂膜硬度越低,其抗划伤能力越差。在夏 天温度较高时涂膜容易变软,回粘,易受污染。这 是T g值高低对涂膜硬度和抗划伤力最直观的影响 规律。
单体名称
质量/g
Tg/K
甲基丙烯酸甲酯
14.43
378
苯乙烯
23.30
373
丙烯酸丁酯
9.74
219
丙烯酸
1.24
379
总量
48.71
计算如下：
14.43
23.3
9.74
1.24
1 = 48.71 + 48.71 + 48.71 + 48.71
Tg
378
373
219