精細(xì)化學(xué)品丙烯酸樹脂配方設(shè)計(jì)大全總結(jié)
丙烯酸樹脂配方設(shè)計(jì)大全總結(jié)
點(diǎn)擊次數(shù)：680 更新時(shí)間：2021-09-15
一、丙烯酸樹脂定義：以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及苯乙烯等乙烯基類單體為主要原料合成的共聚物稱為丙烯酸樹脂。
二、丙烯酸樹脂分類
1、根據(jù)組成成分：丙全樹脂、苯丙樹脂、硅丙樹脂、醋丙樹脂、氟丙樹脂、叔丙（叔碳酸酯-丙烯酸酯）樹脂等。
2、根據(jù)成膜特性：熱塑性丙烯酸樹脂和熱固性丙烯酸樹脂。
熱塑性丙烯酸樹脂其成膜主要靠溶劑或分散介質(zhì)（常為水）揮發(fā)使大分子或大分子顆粒聚集融合成膜，成膜過程中沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，缺點(diǎn)是涂膜的耐溶劑性較差；
熱固性丙烯酸樹脂也稱為反應(yīng)交聯(lián)型樹脂，其成膜過程中伴有幾個(gè)組分可反應(yīng)基團(tuán)的交聯(lián)反應(yīng)，因此涂膜具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此其耐溶劑性、耐化學(xué)品性好，適合于制備防腐涂料。
三、丙烯酸單體
依據(jù)單體對(duì)涂膜性能的影響常將單體進(jìn)行如下分類，以方便應(yīng)用。
四、丙烯酸的共聚改性
1、共聚目的：
（1）改進(jìn)樹脂的Tg
（2）調(diào)節(jié)樹脂極性、溶解性、機(jī)械力學(xué)性能，如丙烯酸，甲基丙烯酸可改進(jìn)漆膜與底材的附著力；
（3）引進(jìn)官能團(tuán)，用以和交聯(lián)劑反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，主要功能單體有：丙烯酸羥乙酯（羥丙酯），N-羥甲基丙烯酰胺，引入-OH丙烯酸，甲基丙烯酸，亞甲基丁二酸，引入-COOH
使共聚物成為水溶性，改進(jìn)樹脂附著力，與有關(guān)交聯(lián)劑發(fā)生反應(yīng)。
所以，應(yīng)根據(jù)涂膜的使用要求，選擇合適的單體對(duì)共聚物進(jìn)行分子設(shè)計(jì)并通過實(shí)驗(yàn)，研制符合要求的涂料用樹脂使我們研發(fā)人員追求的目標(biāo)。
五、丙烯酸樹脂的配方設(shè)計(jì)原則
丙烯酸樹脂及其涂料應(yīng)用范圍很廣，因此其配方設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的?；驹瓌t主要遵循以下幾點(diǎn)：
1、要針對(duì)不同基材和產(chǎn)品確定樹脂劑型——溶劑型或水劑型；
2、根據(jù)性能要求確定單體組成、玻璃化溫度（Tg）、溶劑組成、引發(fā)劑類型及用量和聚合工藝；
最后通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)、修正，以確定最佳的產(chǎn)品工藝和配方。其中單體的選擇是配方設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。
六、單體的選擇
1、單體概述
為方便應(yīng)用，通常將聚合單體分為硬單體、軟單體和功能單體三大類，具體可以參照上表。
甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（ST）、丙烯睛(AN)是最常用的硬單體；
丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸異辛酯(2-EHA)為最常用的軟單體。
長(zhǎng)鏈的丙烯酸及甲基丙烯酸酯（如月桂酯、十八烷酯）具有較好的耐醇性和耐水性。
功能性單體有含羥基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，含羧基的單體有丙烯酸和甲基丙烯酸。羥基的引入可以為溶劑型樹脂提供與聚氨酯固化劑、氨基樹脂交聯(lián)用的官能團(tuán)。
其它功能單體有：丙烯酰胺（AAM）、羥甲基丙烯酰胺（NMA）、雙丙酮丙烯酰胺（DAAM）和甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯（AAEM）、甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯（DMAEMA）等。
功能單體的用量一般控制在1％~6％質(zhì)量份，不能太多，否則可能會(huì)影響樹脂或成漆的貯存穩(wěn)定性。更多單體選擇方面資料請(qǐng)參見：丙烯酸樹脂合成過程中單體的選擇原則總結(jié)。
乙烯基三異丙氧基硅烷單體由于異丙基的位阻效應(yīng)，Si－O鍵水解較慢，在乳液聚合中其用量可以提高到10％，有利于提高乳液的耐水、耐候等性能，但是其價(jià)格較高。
含羧基的單體引入羧基可以改善樹脂對(duì)顏、填料的潤(rùn)飾性及對(duì)基材的附著力，而且同環(huán)氧基團(tuán)有反應(yīng)性，對(duì)氨基樹脂的固化有催化活性。
2、羥基型丙烯酸樹脂
合成羥基型丙烯酸樹脂時(shí)羥基單體的種類和用量對(duì)樹脂性能有重要影響。
雙組分聚氨酯體系的羥基丙烯酸組分常用伯羥基類單體：丙烯酸羥乙酯（HEA）或甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）；
氨基烘漆的羥基丙烯酸組分常用仲羥基類單體：丙烯酸-β-羥丙酯（HPA）或甲基丙烯酸-β-羥丙酯（HPMA）。伯羥基類單體活性較高，由其合成的羥丙樹脂用作氨基烘漆的羥基組分時(shí)影響成漆貯存，可選擇仲羥基丙酯單體。
另外，通過羥基型鏈轉(zhuǎn)移劑 （如巰基乙醇、巰基丙醇、巰基丙酸-2-羥乙酯）可以在大分子鏈端引入羥基，改善羥基分布，提高硬度，并使分子量分布變窄，降低體系粘度。
3、其它注意事項(xiàng)
為提高耐乙醇性要引入苯乙烯、丙烯睛及甲基丙烯酸的高級(jí)烷基酯，降低酯基含量?？梢钥紤]二者并用，以平衡耐候性和耐乙醇性。甲基丙烯酸的高級(jí)烷基酯有甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八醇酯等。
涂料用丙樹脂常為共聚物，選擇單體時(shí)必須考慮他們的共聚活性。實(shí)際工作時(shí)一般采用單體混合物“饑餓態(tài)”加料法（即單體投料速率<共聚速率）控制共聚物組成。為使共聚順利進(jìn)行，共聚用混合單體的竟聚率不要相差太大，如苯乙烯同醋酸乙烯、氯乙烯、丙烯睛難以共聚。
選擇單體時(shí)還應(yīng)注意單體的毒性大小，一般丙烯酸酯的毒性大于對(duì)應(yīng)甲基丙烯酸酯的毒性，如丙烯酸甲酯的毒性大于甲基丙烯酸甲酯的毒性，此外丙烯酸乙酯的毒性也較大。在與丙烯酸酯類單體共聚用的單體中，丙烯睛、丙烯酰胺的毒性很大，應(yīng)注意防護(hù)。
七、Tg的設(shè)計(jì)
玻璃化溫度反映無定型聚合物由脆性的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的轉(zhuǎn)變溫度。不同用途的涂料，其樹脂的玻璃化溫度相差很大。外墻漆用的彈性乳液其一般低于－10℃，北方應(yīng)更低一些；而熱塑性塑料漆用樹脂的一般高于60℃。交聯(lián)型丙烯酸樹脂的一般在－20～400℃。玻璃化溫度的設(shè)計(jì)常用FOX公式：
其中，為第i種單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為第i種單體對(duì)應(yīng)均聚物的玻璃化溫度，單位用K。一些單體的玻璃化溫度可以查表。該公式計(jì)算值有一定參考價(jià)值，但其準(zhǔn)確度和單體組成有關(guān)，并不確定。
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