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醇酸树脂涂料

时间:2016-05-19


7.3醇酸树脂涂料
7.3.1概述 ? (1)定义
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19世纪中期德国合成了醇酸树脂, ? 1912年美国通用电气公司用邻苯二甲酸酐和甘油 经缩合制成醇酸树脂,代替电绝缘材料──虫胶。 ? 1927年美国R.H.基恩尔利用树脂性质依多元酸而 异的特点,开发出适于各种用途的醇酸树脂的制 造方法,特别是用苯酐或顺酐制造涂料用树脂, 同年由通用电气公司进行工业化生产。

醇酸树脂用于涂料对涂料工业来说,是一个新 的突破,是涂料发展史上重要的转折点,使涂 料突破了传统的以干性油和天然树脂合并熬制 油漆,而真正成为化学工业的部门-涂料。 ? 目前,醇酸树脂涂料产量很大,约占涂料工业 总量的20%~25%。
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醇酸树脂是由多元醇、多元酸和一元酸制成的 缩聚物。一元酸的作用是调节多元醇的官能度 (避免在缩聚时因线型缩聚物间的交联而致物 料凝胶化),以及改善树脂的油溶性、混溶性、 柔韧性等性能。 ? 改变原料结构和油度,以及与不同树脂并用, 可在很大的范围内制出各种具有不同特点的树 脂。 ? 醇酸树脂可与其他树脂配成多种不同性能的自 干或烘干磁漆、底漆、面漆和清漆,广泛用于 桥梁等建筑物以及机械、车辆、船舶、飞机、 仪表等涂装。
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(2)醇酸树脂涂料的特点
优点:①醇酸树脂涂料干燥后形成高度网 状结构,不易老化,具有耐候性好,光泽 持久; ? ②漆膜附着力好、柔韧坚牢、耐摩擦; ? ③抗矿物油、醇类溶剂良好,烘烤后的漆 膜等耐水性、绝缘性、耐油性等大为提高, 且施工方便。
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缺点:①干结成膜快,但是完全干燥时间 长; ? ②涂膜耐水、耐碱性欠佳; ? ③ 醇酸树脂涂料虽不是油脂漆,但基本 上还未脱离脂肪酸衍生物的范围,对防 湿热、防霉菌和防盐雾等三防还不能完 全得到保证。
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(3)醇酸树脂涂料的原料
醇酸树脂是由脂肪酸(或其相应的植物 油)、二元酸及多元醇通过酯化作用缩 聚而成的树脂,也可成为聚酯树脂。 ? 生产醇酸树脂常用的多元醇有甘油、季 戊四醇、三羟甲基丙烷等;常用的二元 酸有邻苯二甲酸酐(即苯酐)、间苯二 甲酸等;脂肪酸可用合成脂肪酸、松香 酸等,或植物油如桐油、亚麻油等。
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(4)醇酸树脂涂料的分类
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①按加入油的种类不同分类:
干性油 (亚麻油或脱水蓖麻油)

直接涂刷成薄层,在室温与氧作用下转 化成连续的固体薄膜,可制成自干型与 烘干型的清漆及磁漆。
不干性油 (蓖麻油、棉子油或椰子油等) ?不能直接用作涂料,而是与其他种类树脂 混合作用。

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②醇酸树脂按油和苯酐的含量,可分为四种

超短油度醇酸树脂涂料

<35%

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③醇酸树脂涂料按用途可分为七类。

(5)醇酸树脂涂料油度及配方的计 算
油度 (OL) 的含义是醇酸树脂配方中油脂 的用量 Wo 与树脂理论产量 Wr 之比 , 以 % 表示 : ? OL= W o / W r %
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例已知某一醇酸树脂涂料的配方: ? 亚麻油 100 g ? 甘油 (98%) 43g ? 邻苯二甲酸酐(99.5%) 74.5 g ? PbO 0.015g ? 二甲苯 200g ? 苯酐的损耗设为2%,亚麻油和甘油的损耗 不计,求油度?
?

?

解:
O

OH
O

3
O

+ 2

OH OH

O

O

O O

O

O

O O

+

O

O

O

O

3H2O

设苯酐全部反应,则3 摩尔苯酐反应生 成3 摩尔水。 ? 所以酯化生成水为苯酐的12% (3×18/3×148 = 12)
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OL= W o / W r %

树脂理论量 = 投入的合成树脂的原料量 - 生成水量 – 损失量 = 油脂 + 苯酐 + 甘油 - 生成水量 – 损失量 = 100 + 74.5×99.5% + 43×98% 74.5×98%×99.5%×12% - 74.5×2% = 206

OL= W o / W r % ? = 100×100%/206 ? = 49%
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含油量在46-60%,故为此醇酸树脂为中 油度。

7.3.2醇酸树脂涂料生产
(1)生产方法 ? 工业上生产醇酸树脂,根据原料不同,可分为脂 肪酸法、醇解法和酸解法。 ? 脂肪酸法是脂肪酸、多元醇与二元酸,能互溶 形成均相体系在一起酯化,缺点是脂肪酸通常 系由油加工制造,增加了生产工序,提高了成本。 醇解法是用多元醇先将油加以醇解,使之在与 二元酸酯化时形成均相体系,可制得性能优良 的醇酸树脂。
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在缩聚工艺上又分为溶剂法和熔融法两种。 ? 在缩聚体系中加入共沸液体以除去酯化反应生 成的水,则称为溶剂法; ? 不加共沸液体则称为熔融法。 ? 溶剂法的优点是所制得的醇酸树脂颜色较浅, 质量均匀,产率较高,酯化温度较低且易控制, 设备易清洗等。但熔融法设备利用率高,比溶 剂法安全。
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溶剂法制备醇酸树脂工艺流程图

苯酐和二甲苯 油脂和甘油 溶剂 醇解 酯化 兑稀 过滤 贮槽检验

产品

醇解,制得官能度为2的甘油单脂肪酸酯。

O OH 2 OH OH O O R R O O R 3 OH O O R OH

+

O

酯化

O CH2 CH2 OH
+

CH O C OR OH

C C O

O O COOH C O CH2

O CR O

O O C COOH

CH CH2

(2)醇酸树脂的合成工艺
例如油度62%豆油季戊四醇树脂的配方: 豆油(双漂)1250.0kg(1.44kmol); ? 季戊四醇327.0kg(2.30kmol); ? 邻苯二酸酐600.0kg(4.05kmol); ? 黄丹0.052kg; ? 二甲苯回流用溶剂。 ? 反应结束后溶解于1567kg200号溶剂油 中,所得产品规格如下:58±2%。
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(3)改性的醇酸树脂涂料
多元醇改性 ? 用季戊四醇代替甘油,由于其活性较大, 一般用于制备长油度树脂涂料,涂刷性、 干燥、抗水、耐侯、保色等性能均优于 甘油。 ? 另外,多元醇还有三羟甲基丙烷。
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多元酸改性 ? 如果用己二酸或癸二酸代替苯酐,制得 的醇酸树脂特别柔软,只能用于增塑剂; ? 用间苯二甲酸代替苯酐,制得的醇酸树 脂干燥速率有改进,耐热性更好。
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树脂改性的醇酸树脂涂料 ? ①酚醛改性醇酸树脂涂料; ? ②乙烯基改性醇酸树脂涂料; ? ③有机硅改性醇酸树脂涂料等
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思考题
1.已知醇树脂的配方:豆油(双漂) 1250.0kg(1.44kmol);季戊四醇327.0kg (2.30kmol);邻苯二酸酐600.0kg (4.05kmol);黄丹0.052kg;二甲苯回流用 溶剂。反应结束后溶解于1567kg200号溶剂 油中,求所得产品油度和固体含量。 ? 2.溶剂法生产醇酸树脂涂料的工艺如何?
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