不饱和脂肪酸在涂料中的应用
近年来, 脂肪酸在民用与工业领域越来越受到人们的重视和关注, 脂肪酸的主要来源是天然的动植物油脂及其下脚料, 由于油脂是一种可再生资源, 加上现代生物工程的发展, 使油脂的增产与改性更遂人愿, 脂肪酸工业的发展也就有了一个更加美好的前景, 脂肪酸可广泛应用于造纸、油墨、化妆品、涂料、采矿及合成润滑油等行业。本文主要讨论不饱和脂肪酸在涂料工业中的应用。
1、脂肪酸的结构与性质
根据结合碳原子方式的不同, 脂肪酸可分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两类。碳与碳之间如全以单键结合, 即为饱和酸,它们的通式为CnH2n+ 1COOH; 如果其中有一对或以上的碳原子为双键结合, 即为不饱和酸, 而根据双键的多少, 分别称为单烯酸、二烯酸、三烯酸等。在涂料应用中, 主要依靠不饱和脂肪酸中的不饱和双键经过氧化或其它反应交联固化成膜。一些常见不饱和脂肪酸的物理化学性能见表1:
2、试验部分
2. 1 原材料
可选用各种多元醇{ 如季戊四醇、甘油、三羟甲基丙烷、一缩二乙二醇、乙二醇或多元醇混合物等} 以及多元酸{ 如邻苯二甲酸酐, 顺丁烯二酸酐等} 合成性能不同的醇酸树脂。还可选用其它一元酸( 如苯甲酸、松香等) 及多元酸( 如偏苯三酸酐等) 进一步平衡性能, 以获得其它用途的醇酸树脂。
2. 2 试验装置
2. 2 试验装置
用1000ml 四口烧瓶作为反应釜, 四口均为磨口, 其中三口分别接电动搅拌器、温度计、冷凝器与油水分离器, 另一口为反应过程取样用。
2. 3 合成配方及工艺
下面就2 种常用的不饱和脂肪酸改性醇酸树脂合成工艺及典型应用作简要说明并给出例证:
2. 3. 1 中油度醇酸树脂
典型配方见表2:
合成工艺:
升温至180～200 度, 回流酯化至酸值不大于60mg kOH/ g,再升温至220～240 度继续回流酯化, 直至粘度和酸值均达到所需要求, 即降温至200 度以下, 出料兑稀。
2. 3. 2 3370 通用短油度醇酸树脂
配方见表3:
合成工艺:
先升温至于160～180 度, 回流酯化2 小时; 然后升温至190～ 200 度回流酯化2 小时; 最后升温至210～220 继续回流酯化直至酸度和粘度合格, 降温200 度以下兑称出料。
2. 4 性能测试
酸值按GB6743- 86 测试; 粘度按GB/ T 1723- 93 测试;细度按GB/ T 1724- 79( 89) 测试; 固含量按GB1725- 79( 89)测试。
3、结果与讨论
3. 1 时间对反应的影响
不饱和脂肪酸与多元醇和多元酸能形成均相体系, 故无需醇解而将所有物料一次性投入反应釜, 随反应时间的增加官能团量不断减少, 酸值也断下降。利用体系的酸值可判断反应的进程。以3 吨釜为例, 总酯化时间一般为4～6 小时。所得树脂杂质少, 透明度高, 性能达到或优于豆油醇酸树脂。
3. 2 制漆性能
用不饱和脂肪酸制备的中油度醇酸树脂配制的醇酸清漆的主要性能见表4:
用不饱和脂肪酸制备的短油度醇酸树脂配制的聚酯面漆的主要性能见表5:
4、结语
( 1) 不饱和脂肪酸树脂的配方、工艺灵活性大、反应平稳,尤其适合生产浅色及极浅色的树脂, 而无需惰性气体保护和改进设备, 可大大提高产品质量, 工时短, 特别适合一般中小型涂料生产厂家。
( 2) 不饱和脂肪酸树脂配制的各色醇酸调合漆、醇酸磁漆、聚酯漆、聚氨酯漆等, 且各项性能均达到规定技术指标。