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1 前言
醇酸树脂是涂料用合成树脂中产量最大、用途最广的一种。它可以配制自干漆和烘漆, 民用漆和工业漆, 以及清漆和色漆。醇酸树脂的油脂种类和油度对其应用有决定性影响。
2 醇酸树脂的分类
2. 1 按改性用脂肪酸或油的干性分类
( 1)干性油醇酸树脂: 即由高不饱和脂肪酸或油脂制备的醇酸树脂, 可以自干或低温烘干, 溶剂用200#溶剂油。该类醇酸树脂通过氧化交联干燥成膜。干性油漆膜的干燥需要很长时间, 原因是它们分子量较低, 需要多步反应才能形成交联的大分子。醇酸树脂相当于“ 大分子” 的油, 只需少量交联点, 即可使漆膜干燥, 漆膜性能当然也远超过干性油漆膜。
( 2)不干性油醇酸树脂: 不能单独在空气中成膜, 属于非氧化干燥成膜, 主要是作增塑剂和多羟基聚合物(油)。用作羟基组分时可与氨基树脂配制烘漆或多异氰酸酯固化剂配制双组分自干漆。
( 3)半干性油醇酸树脂: 性能在干性油、不干性油醇酸树脂性能之间。
2. 2 按醇酸树脂油度分类
包括长油度醇酸树脂、短油度醇酸树脂、中油度醇酸树脂
油度( OL)的含义是醇酸树脂配方中油脂的用量( mo )与树脂理论产量( mr ) 之比。
其计算公式如下:
OL= mo /mr
醇酸树脂的油度见表1。
3 醇酸树脂的合成原料
合成醇酸树脂的原料有多元醇、有机酸、植物油、催化剂和催干剂。现对各原料进行分别介绍。
3. 1 多元醇
醇是带有羟基官能团的有机化合物。制造醇酸树脂的多元醇主要有丙三醇(甘油)、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、乙二醇、丙二醇等。根据醇羟基的位置, 分为伯羟基、仲羟基和叔羟基。
羟基的活性顺序: 伯羟基> 仲羟基> 叔羟基
常见多元醇的基本物性见表2。
3. 2 有机酸
有机酸可以分为两类: 一元酸和多元酸。一元酸主要有苯甲酸、松香酸以及脂肪酸; 多元酸包括邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸酐、对苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐等。一元酸主要用于脂肪酸法合成醇酸树脂, 各种有机酸的性能不同, 对应制备树脂性能各异。一些有机酸物性见表3。
3. 3 植物油
植物油类有桐油、亚麻仁油、豆油、棉籽油、妥尔油、红花油、脱水蓖麻油、蓖麻油、椰子油等。
植物油的质量指标包括(1) 外观、气味(2)密度(3) 黏度(4)酸值(5) 皂化值和酯值(6)不皂化物(7)热析物(8)碘值
为使油品质量合格, 适应醇酸树脂的生产, 合成醇酸树脂的植物油必须经过精制才能使用。精制方法包括碱漂和土漂处理, 俗称双漂 。碱漂主要是去除油中的游离酸、磷脂、蛋白质及机械杂质, 也称为"单漂" 。" 单漂" 后的油再用酸性土漂吸附掉色素(脱色)及其它不良杂质, 才能使用。常见的植物油主要物性见表4。
3. 4 催化剂
若使用醇解法合成醇酸树脂, 醇解时需使用催化剂。醇解催化剂可以加快醇解速度, 且使合成的树脂清澈透明, 其用量一般占油量的0. 02% 。聚酯化反应也可以加入催化剂, 主要是有机锡类。
3. 5 催干剂
催干剂是醇酸涂料的主要助剂, 区作用是加速漆膜的氧化、聚合、干燥, 达到快干的目的。通常催干剂又可细分为两类。
( 1)主催干剂: 也称为表干剂或面干剂,主要是钴、锰、钒和铈的环烷酸(或异辛酸)盐, 以钴、锰盐最常用, 用量以金属计为油量的0. 02% ~ 0. 2%。
( 2)助催干剂: 也称为透干剂, 通常是一种氧化态存在的金属皂, 它们一般和主催干剂并用, 作用是提高主催干剂的催干效应, 使聚合表里同步进行。助催干剂用量较高, 其用量以金属计为油量的0. 5% 左右。
4 醇酸树脂的合成工艺
醇酸树脂的合成工艺按所用原料的不同可分为: 醇解法; 脂肪酸法。从工艺上可分为: 溶剂法; 熔融法。熔融法设备简单、利用率高、安全, 但产品色深、结构不均匀, 批次性能差别大、工艺操作困难, 主要用于聚酯合成。醇酸树脂主要采用溶剂法生产, 溶剂法中常用二甲苯蒸发带出酯化水, 经过分水器的油水分离重新流回反应釜, 如此反复, 推动聚酯化反应的进行, 生成醇酸树脂。醇解法与脂肪酸法各有优缺点, 详见表5。
