论文关键词:苯乙烯 醇酸树脂 机理 工艺
论文摘要:醇酸树脂是由多元醇、多元酸和一元酸缩聚而成的线性树脂,具有合成技术成熟、制造工艺简便、原料易得以及树脂涂膜综合性能好等特点,在涂料用合成树脂中用量最大用途最广。但醇酸树脂涂料也存在一些缺点,如涂膜干燥缓慢、硬度低、耐水性差等,这将导致施工周期延长,也影响其应用范围。针对以上问题,综合国内外有关醇酸树脂改性方面的文献报道,本文通过对几种不同化学改性醇酸树脂方法进行比较,研究了苯乙烯改性醇酸树脂的机理。
传统的不饱和油(脂肪酸)改性的醇酸树脂分子中具有羟基、羧基、双键、酯基等反应性基团,因此,可以通过化学合成的途径引入其他活性基团,使醇酸具有广泛化学改性的基础。化学改性可以分为以下几类:如改性剂起羧基作用、改性剂起羟基作用以及利用双键反应的化学改性等。化学改性中尤以利用双键反应的化学改性最为重要,其中以苯乙烯类改性最为典型,主要有共聚法和预聚物法两大类。
一、苯乙烯改性醇酸树脂的机理
1、共聚法
乙烯类单体改性醇酸树脂常采用共聚法。按照共聚法中苯乙烯的加入时间及加入方式不同,可分为前苯乙烯化和后苯乙烯化两种方法。
(1)前苯乙烯化法 前苯乙烯化法主要包括植物油的苯乙烯化法、脂肪酸的苯乙烯化法和单甘油酯的苯乙烯化法三种。对以上几种苯乙烯改性方法的工艺要点分述如下。
a、植物油苯乙烯化法 该法的工艺要点为:首先,苯乙烯单体和油在引发剂存在下反应,生成共聚油这种均一产物,该产物可直接代替植物油制备醇酸树脂。苯乙烯化的植物油,先用甘油(季戊四醇或其他多元醇)醇解生成脂肪酸单甘油酯,然后用苯酐等多元酸进行酯化。
b、脂肪酸的苯乙烯化法 该法的工艺要点为:先将苯乙烯和引发剂滴加进盛有DCO酸的反应釜中,进行脂肪酸的苯乙烯化反应,然后真空蒸馏除去剩下的苯乙烯,再向反应釜中加入甘油等多元醇,在惰性气体保护下进行醇解,最后加入配方量的苯酐等多元酸进行酯化。
c、单甘油酯的苯乙烯化法 该法的工艺要点为:以适当配比的含共轭双键和非共轭双键的混合植物油为原料,如DCO和亚麻油(或豆油)、桐油和亚麻油(或豆油),加入LiOH等醇解催化剂,并用一部分甘油、季戊四醇等多元醇进行醇解,生成单甘油酯;然后加入苯乙烯、二甲苯和引发剂,在适宜温度下进行单甘油酯的苯乙烯化反应,生成苯乙烯化单甘油酯;再用多元酸(如苯酐)及剩余的甘油酯化,生成苯乙烯化醇酸树脂。
(2)后苯乙烯化法 后苯乙烯化法又称为醇酸树脂的苯乙烯化法。该法的工艺要点是:首先合成含共轭双键的基础醇酸树脂,然后用基础醇酸树脂和苯乙烯单体(有时还包括少量丙烯酸类单体),在引发剂存在及合适温度条件下,进行共聚反应(即醇酸树脂的苯乙烯化),直至得到我们所要求的粘度。该法的工艺特点是工艺过程容易控制,利用常规醇酸树脂的生产设备即可进行改性醇酸树脂的工业化生产。
苯乙烯与含共轭双键的脂肪酸、植物油或醇酸树脂能发生共聚反应。苯乙烯与含双键的脂肪酸共聚容易,与含非共轭双键的脂肪酸则共聚很慢。例如,桐油脂肪酸中90%含共轭双键,共聚时容易成胶;脱水蓖麻油(DCO)中25%左右的脂肪酸含共轭双键,共聚极慢,发生共聚反应的同时,苯乙烯将自聚成聚苯乙烯(PS)而与油相分离。在共聚过程中,通常发生如下反应,它们按不同机理进行。