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提高丙烯酸树脂应用范围的研究

作者:  日期:2016-4-14 10:58:42

摘要:丙烯酸树脂综合性能优异,应用领域广范,但中高羟值的丙烯酸树脂由于极性大,跟醚化度高的氨基树脂、醇酸树脂、TDI加成物固化剂混溶性较差,使丙烯酸树脂的通用性受到了明显的限制。本文通过聚酯与丙烯酸树脂的共聚反应,有效的解决羟基丙烯酸树脂与高、中、低醚化度氨基树脂、醇酸树脂、TDI加成物固化剂的混溶性问题,拓宽了丙烯酸树脂的应用范围。

关键词:丙烯酸树脂,高、中、低醚化度的氨基树脂;醇酸树脂,聚酯,TDI加成物固化剂,混溶性

0 引言

溶剂型丙烯酸树脂由于Tg值、羟值、酸值都可以调整,硬度、柔韧性、光泽等指标亦可调节,这给树脂的应用提供了较大的方便,拓宽了该树脂的应用领域,满足了人们多种多样和不断提高的需求,所以,丙烯酸树脂在国内还不过三十年的历史,在油漆应用领域却发展到仅次于醇酸树脂第二大用量树脂体系,近年来国际原油价格不断上涨,但对丙烯酸树脂的发展和应用都未造成明显的冲击,目前,该树脂还无替代品,丙烯酸树脂仍然是国内树脂领域研发的重点。

1 实验部分

1.1原材料和助剂

新戊二醇:工业级、三羟甲基丙烷:工业级、己二酸:工业级、间苯二甲酸:工业级、邻苯二甲酸酐:工业级、1010抗氧剂(汽巴)、顺丁烯二酸酐:工业级、二甲苯:工业级、丁醇:工业级、丙烯酸丁酯:工业级、甲基丙烯酸甲酯:工业级、苯乙烯:工业级、甲基丙烯酸:工业级、丙烯酸羟乙酯:工业级、醋酸丁酯:工业级、过氧化苯甲酸叔丁酯:工业级、氮气(N2),KoH标液、酸碱指示剂。

1.2 主要仪器和 YH电加热器、JJ-1増力电动搅拌器、电子台称(0-2000g)、GZX-9070MBE数显鼓风干燥箱、SYD-6536石油产品蒸馏实验器、电子天平(0.0001)、NDJ-4旋转式粘度计、重力式喷枪、Wgg60-E4光泽计、漆膜划格器。

1.3 实验方法

1.3.1 聚酯的合成

将18-20份新戊二醇,10-13份三羟甲基丙烷,5-7份己二酸,12-16份间苯二甲酸,10-14份邻苯二甲酸酐,2-3份二甲苯,0.1-0.3份1010抗氧剂投人反应釜中,通N2升温至150℃,保温1小时后,以每小时升温20℃速度升温至220℃,保温酯化反应酸值至10-12mgKoH/g后,降温至145℃左右,加0.4-1.2份顺丁烯二酸酐,在145℃左右保温1小时,然后以每小时升温20℃的速度升温至180℃,保温酯化反应至酸值于14-16mgKoH/g,降温至120℃左右,加40份左右二甲苯混合溶剂兌稀,过滤,备用。

1.3.2 聚酯改性羟基丙烯酸树脂的合成

将10-15份二甲苯,10-15份丁醇,20-30份不饱和聚酯投入反应釜中,升温回流20min,将10-14份苯乙烯,13-15份丙烯酸乙酯,5-8份甲基丙烯酸甲酯,6-10份丙烯酸羟丙酯,0.4-0.8份丙烯酸,0.3-0.5份叔戊酯,0.3-0.5份过氧化苯甲酸叔丁酯投入高位槽搅拌15min,通N2,匀速滴加用3小时,滴加完毕后用2份左右的二甲苯冲洗高位槽,然后在120-130℃保温反应5小时,降温至80℃,停N2,调整粘度,粘度合格后,过滤,包装。

1.3.3 性能测试

(1)与氨基树脂的混溶性实验

醚化度是按氨基树脂:200#溶剂油=1:X(体积比)出现浑浊15秒钟不消失,所滴加200#的体积数。 混溶性是按改性丙烯酸树脂:氨基树脂=2:1比例配制,搅拌均匀,看混合液是否清澈透明,然后刮涂于透明玻璃板上,风干,看涂刮膜是否透明、光亮无乳光。漆膜光泽是按改性丙烯酸树脂:氨基树脂=2.5:1比例配制,喷涂于平整的铁板上,先风干20min,再于鼔风干燥箱中于140℃×30min,用Wgg60-E4光泽计测试光泽值。 (2) 与固化剂的混溶性实验

混溶性是按改性丙烯酸树脂:固化剂=2:1(W/W)比例配制,搅拌均匀,看混合液是否清澈透明,然后刮涂于透明玻璃板上,风干,看涂刮膜是否透明、光亮无乳光。涂膜光泽是按改性丙烯酸树脂:固化剂=5:1比例配制,喷涂于平整的铁板上,自然风干24小时,Wgg60-E4光泽计测试光泽值。(3)与醇酸树脂的混溶性实验

混溶性按改性丙烯酸树脂:醇酸树脂=1:1(W/W)比例配制,搅拌均匀,看混合液是否清澈透明,然后刮涂于透明玻璃板上,风干,看涂刮膜是否透明、光亮无乳光。漆膜光泽是按改性丙烯酸树脂:醇酸树脂:氨基树脂=1:1:1比例配制,喷涂于平整的铁板上,先风干20min,再于鼔风干燥箱中于140℃×30min,用Wgg60-E4光泽计测试光泽值。

2 结果与讨论

2.1 聚酯树脂中顺丁烯二酸酐的用量对改性丙烯酸树脂的影响

以上四个聚酯样的颜色、粘度、固含、酸值都能作到同一标准范围内,但在丙烯酸树脂中相同聚酯含量的性能明显不同,用聚酯1和聚酯2改性的丙烯酸树脂与TDI加成物和醇酸树脂的混溶性较差,而用聚酯3和聚酯4改性的丙烯酸树脂与TDI加成物和醇酸树脂的混溶性确较好,从聚酯树脂的配方分析,聚酯1和聚酯2的分子结构上的可供引发共聚的双键不足,导致聚酯树脂与丙烯酸树脂发生共聚的几率少,此树脂仍由聚酯树脂与较多未改性的丙烯酸树脂组成,所以,与TDI加成物和醇酸树脂的混溶性仍较差。聚酯3和聚酯4的分子结构上可供引发共聚的双键较聚酯1和聚酯2明显要多,聚酯树脂与丙烯酸树脂发生共聚改性的几率大,改性后的丙烯酸树脂与TDI加成物和醇酸树脂的混溶性较佳,丙烯酸树脂的应用范围明显变得更加广阔。但相同配方、相同工艺、相同的转化率时,聚酯4改性的丙烯酸树脂粘度明显高于前三个试样,说明聚酯4的分子结构上双键已开始过量,不适于作高固含低粘度丙烯酸树脂,聚酯3是比较理想的改性聚酯配方,我们最终选择了聚酯3作为丙烯酸树脂的共聚半成品,达到了比较理想的综合性能。

3 结语

以带适量不饱和键聚酯为半成品,通过与丙烯酸单体引发共聚,可以明显改善丙烯酸树脂与醇酸树脂、高、中、低醚化度氨基树脂和TDI加成物的混溶性,拓宽了丙烯酸树脂的应用范围。

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