高附着力单组分环氧改性丙烯酸涂料的制备
发布时间：2016-06-16 11:54:02
以常用丙烯酸单体为主要原料，加入顺丁烯二酸酐，合成出侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂，再与环氧树脂反应，制得环氧改性丙烯酸树脂。由其制备的单组分环氧改性丙烯酸涂料对玻璃等难附着基材具有优异的附着力。考察了环氧树脂的不同用量对树脂体系相容性及漆膜物理性能的影响，结果表明：环氧树脂用量在15%左右时，改性树脂保留了丙烯酸树脂涂料的优异性能，而且附着力、硬度、光泽得到了提高，丰满度佳。
关键词：丙烯酸树脂；环氧树脂；改性；单组分环氧改性丙烯酸涂料
中图分类号：TQ630.7文献标识码：A文章编号：1009-1696（2015）02-0016-03
0·引言
迄今为止，丙烯酸树脂涂料已发展成为类型最多、综合性能最全的一类涂料品种。丙烯酸树脂涂料具有干燥时间短、柔韧性好、色浅、优良的保光保色性和户外耐候性等优点，但一般单组分丙烯酸树脂涂料对特殊底材的附着力不好，在一定程度上限制了它的应用。环氧树脂是涂料树脂中最重要的品种之一，分子结构中的芳环赋予涂膜良好的硬度和耐化学品性，而醚键便于分子链的旋转，又使涂膜具有一定的柔韧性。环氧树脂结构中含有的许多羟基和醚键，使涂膜对金属、陶瓷、玻璃、混凝土，木材等极性底材的附着力好，但是一般高相对分子质量的环氧树脂与丙烯酸树脂的相容性不好，且需要配套环氧固化剂使用，限制了高相对分子质量环氧树脂在单组分丙烯酸树脂中的应用［1-2］。本研究先合成出侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂，再用环氧树脂对其进行改性，制得环氧改性丙烯酸树脂，用其制备的单组分环氧改性丙烯酸涂料具有优异的附着力、良好的硬度及光泽。
1·试验部分
1.1原材料
顺丁烯二酸酐，国产；甲基丙烯酸环己酯，国产；甲基丙烯酸甲酯，国产；苯乙烯，国产；过氧化二异丙苯，进口；二月桂酸二丁基锡，进口；E-20环氧树脂，国产。
1.2合成方法
（1）侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂的制备：将顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、过氧化二异丙苯混合均匀，作为A组分；将一部分醋酸乙酯、过氧化二异丙苯混合均匀，按质量等分成三份，分别作为B、C、D组分；将余下的醋酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚投入反应釜，加热到回流状态，滴加A组分，滴加时间为3h；滴加完毕后，回流温度下保温2h，保温结束后加入B组分，回流温度下保温1h；保温结束后加入C组分，回流温度下保温1h；保温结束后再加入D组分，回流温度下保温1h，保温结束后降温至90℃，过滤，出料，即得侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂［3-4］。
（2）环氧改性丙烯酸树脂的制备：将E-20环氧树脂、侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂、二月桂酸二丁基锡依次加入四口烧瓶中，升温至90℃，在此温度下进行保温反应；每隔1h取样测定酸值，直至酸值小于10mgKOH/g，结束反应，即得环氧改性丙烯酸树脂［5］，其合成配方见表1。
2·结果与讨论
2.1合成原理
先合成出侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂，再和环氧树脂中的羟基发生反应（图1），制得环氧改性丙烯酸树脂。
2.2环氧树脂含量对树脂相容性的影响
环氧树脂含量对树脂相容性的影响见表2。
由表2可见：环氧树脂含量超过15%之后，树脂体系就会不相容。环氧树脂与丙烯酸树脂本身极性不相同，一般不相容。本研究通过带酸酐基团的丙烯酸树脂与环氧树脂中的羟基发生开环反应，从而使丙烯酸树脂链上接枝有环氧树脂，从而该分子链作为桥梁可以增加丙烯酸树脂和环氧树脂的相容性。但是随着环氧树脂含量的增加，部分环氧树脂与丙烯酸树脂发生相分离，从而导致树脂外观浑浊，呈乳白状。
2.3环氧树脂含量对漆膜性能的影响
将涂料配方（表3）中原料混合均匀，再研磨至细度小于20μm，制得环氧改性丙烯酸涂料，喷涂在玻璃板上制板，室温干燥，漆膜性能见表4。
由表4可见：随着环氧树脂含量的增加，漆膜的硬度和光泽逐渐增加。这是因为环氧树脂分子链中含有苯环结构，随着环氧树脂含量的增加，苯环结构含量增加，漆膜的硬度和光泽也逐渐增加。玻璃的主要成分是二氧化硅，其表面平整光滑，且具有非常低的表面自由能，很难被丙烯酸树脂附着，通过环氧改性丙烯酸树脂，在丙烯酸树脂中引入环氧基、醚键、羟基官能团，从而使改性丙烯酸树脂能有效附着在玻璃板上，而且随着环氧树脂含量的增加附着力也逐渐改善［6］。
3·结语
合成了环氧树脂改性丙烯酸树脂，考察了环氧树脂的不同用量对树脂体系相容性及漆膜物理性能的影响，结果表明：环氧树脂用量在15%左右，改性树脂保留了丙烯酸树脂的优异性能，所得单组分涂料的附着力、硬度、光泽得到了提高，丰满度佳，适合用于难附着的基材。
参考文献
[1]孙培勤，常静，孙绍晖，等.丙烯酸树脂与环氧树脂的相容性研究［J］.涂料工业，2006（09）：8-10.
[2]石钢.环氧改性丙烯酸树脂的合成［J］.辽宁化工，2006（11）：633.
[3]杨名亮，张晓东，叶章基，等.环氧树脂/丙烯酸树脂自分层影响因素研究［J］.中国涂料，2012，27（02）：22-27.
[4]李志强，温翠珠，王炼石，等.环氧树脂与丙烯酸酯单体的接枝共聚及其汽车阴极电泳涂料的性能［J］.电镀与涂饰，2009，29（03）：59-63.
[5]马荣萱，李继忠.磷钨酸催化合成顺丁烯二酸二正丁酯的研究［J］.化学工程师，2004（12）：1-2.
[6]童心洁，闫福安，唐美超.环氧树脂改性水性丙烯酸酯树脂及其玻璃烤漆研究［J］.中国涂料，2013，28（01）：36-39. 慧聪表面处理网
关键词：丙烯酸树脂；环氧树脂；改性；单组分环氧改性丙烯酸涂料
中图分类号：TQ630.7文献标识码：A文章编号：1009-1696（2015）02-0016-03
0·引言
迄今为止，丙烯酸树脂涂料已发展成为类型最多、综合性能最全的一类涂料品种。丙烯酸树脂涂料具有干燥时间短、柔韧性好、色浅、优良的保光保色性和户外耐候性等优点，但一般单组分丙烯酸树脂涂料对特殊底材的附着力不好，在一定程度上限制了它的应用。环氧树脂是涂料树脂中最重要的品种之一，分子结构中的芳环赋予涂膜良好的硬度和耐化学品性，而醚键便于分子链的旋转，又使涂膜具有一定的柔韧性。环氧树脂结构中含有的许多羟基和醚键，使涂膜对金属、陶瓷、玻璃、混凝土，木材等极性底材的附着力好，但是一般高相对分子质量的环氧树脂与丙烯酸树脂的相容性不好，且需要配套环氧固化剂使用，限制了高相对分子质量环氧树脂在单组分丙烯酸树脂中的应用［1-2］。本研究先合成出侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂，再用环氧树脂对其进行改性，制得环氧改性丙烯酸树脂，用其制备的单组分环氧改性丙烯酸涂料具有优异的附着力、良好的硬度及光泽。
1·试验部分
1.1原材料
顺丁烯二酸酐，国产；甲基丙烯酸环己酯，国产；甲基丙烯酸甲酯，国产；苯乙烯，国产；过氧化二异丙苯，进口；二月桂酸二丁基锡，进口；E-20环氧树脂，国产。
1.2合成方法
（1）侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂的制备：将顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、过氧化二异丙苯混合均匀，作为A组分；将一部分醋酸乙酯、过氧化二异丙苯混合均匀，按质量等分成三份，分别作为B、C、D组分；将余下的醋酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚投入反应釜，加热到回流状态，滴加A组分，滴加时间为3h；滴加完毕后，回流温度下保温2h，保温结束后加入B组分，回流温度下保温1h；保温结束后加入C组分，回流温度下保温1h；保温结束后再加入D组分，回流温度下保温1h，保温结束后降温至90℃，过滤，出料，即得侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂［3-4］。
（2）环氧改性丙烯酸树脂的制备：将E-20环氧树脂、侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂、二月桂酸二丁基锡依次加入四口烧瓶中，升温至90℃，在此温度下进行保温反应；每隔1h取样测定酸值，直至酸值小于10mgKOH/g，结束反应，即得环氧改性丙烯酸树脂［5］，其合成配方见表1。
2·结果与讨论
2.1合成原理
先合成出侧链带有酸酐基团的丙烯酸树脂，再和环氧树脂中的羟基发生反应（图1），制得环氧改性丙烯酸树脂。
2.2环氧树脂含量对树脂相容性的影响
环氧树脂含量对树脂相容性的影响见表2。
由表2可见：环氧树脂含量超过15%之后，树脂体系就会不相容。环氧树脂与丙烯酸树脂本身极性不相同，一般不相容。本研究通过带酸酐基团的丙烯酸树脂与环氧树脂中的羟基发生开环反应，从而使丙烯酸树脂链上接枝有环氧树脂，从而该分子链作为桥梁可以增加丙烯酸树脂和环氧树脂的相容性。但是随着环氧树脂含量的增加，部分环氧树脂与丙烯酸树脂发生相分离，从而导致树脂外观浑浊，呈乳白状。
2.3环氧树脂含量对漆膜性能的影响
将涂料配方（表3）中原料混合均匀，再研磨至细度小于20μm，制得环氧改性丙烯酸涂料，喷涂在玻璃板上制板，室温干燥，漆膜性能见表4。
由表4可见：随着环氧树脂含量的增加，漆膜的硬度和光泽逐渐增加。这是因为环氧树脂分子链中含有苯环结构，随着环氧树脂含量的增加，苯环结构含量增加，漆膜的硬度和光泽也逐渐增加。玻璃的主要成分是二氧化硅，其表面平整光滑，且具有非常低的表面自由能，很难被丙烯酸树脂附着，通过环氧改性丙烯酸树脂，在丙烯酸树脂中引入环氧基、醚键、羟基官能团，从而使改性丙烯酸树脂能有效附着在玻璃板上，而且随着环氧树脂含量的增加附着力也逐渐改善［6］。
3·结语
合成了环氧树脂改性丙烯酸树脂，考察了环氧树脂的不同用量对树脂体系相容性及漆膜物理性能的影响，结果表明：环氧树脂用量在15%左右，改性树脂保留了丙烯酸树脂的优异性能，所得单组分涂料的附着力、硬度、光泽得到了提高，丰满度佳，适合用于难附着的基材。
参考文献
[1]孙培勤，常静，孙绍晖，等.丙烯酸树脂与环氧树脂的相容性研究［J］.涂料工业，2006（09）：8-10.
[2]石钢.环氧改性丙烯酸树脂的合成［J］.辽宁化工，2006（11）：633.
[3]杨名亮，张晓东，叶章基，等.环氧树脂/丙烯酸树脂自分层影响因素研究［J］.中国涂料，2012，27（02）：22-27.
[4]李志强，温翠珠，王炼石，等.环氧树脂与丙烯酸酯单体的接枝共聚及其汽车阴极电泳涂料的性能［J］.电镀与涂饰，2009，29（03）：59-63.
[5]马荣萱，李继忠.磷钨酸催化合成顺丁烯二酸二正丁酯的研究［J］.化学工程师，2004（12）：1-2.
[6]童心洁，闫福安，唐美超.环氧树脂改性水性丙烯酸酯树脂及其玻璃烤漆研究［J］.中国涂料，2013，28（01）：36-39. 慧聪表面处理网