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    摘　要 : 通過(guò)分析影響醇酸樹(shù)脂性能的因素 , 確定了制備無(wú)苯低毒醇酸樹(shù)脂的配方和生產(chǎn)工藝 , 所得的醇酸樹(shù)脂用于溶劑型雙組分聚氨酯涂料 , 不僅解決了對(duì)人體危害和環(huán)境污染 , 而且提高了涂料的性能。

   關(guān)鍵詞 : 醇酸樹(shù)脂 ; 無(wú)苯低毒 ; 溶劑型雙組分聚氨酯涂料

   1 　前　言

   近幾年來(lái) , 城鎮(zhèn)居民的住房條件有了明顯的改善 , 一眼望去 , 一幢幢商住房如雨后春筍般涌現(xiàn) , 住房面積不斷擴(kuò)大 , 住房結(jié)構(gòu)日趨多樣化。人們購(gòu)置了新房后 , 對(duì)住房的裝潢越來(lái)越考究 , 居住環(huán)境環(huán)保的要求也越來(lái)越高。為此 , 我國(guó)各行各業(yè)都在抓緊實(shí)施制定一些法規(guī) , 逐步限制或禁止有毒有害物質(zhì)的使用。目前 , 家具、木地板、護(hù)墻板、吊頂?shù)饶局破返谋砻嫜b飾仍采用雙組分溶劑型聚酯涂料。溶劑型雙組分聚氨酯涂料中的有機(jī)溶劑以二甲苯、甲苯為主 , 這些有機(jī)溶劑嚴(yán)重破壞人類(lèi)賴(lài)以生存的自然環(huán)境和影響人們的身體健康。為了營(yíng)造一個(gè)良好的生存環(huán)境 , 在水性涂料、無(wú)溶劑涂料、粉末涂料、紫外光固化涂料等環(huán)保型涂料還無(wú)法一下子替代溶劑型聚氨酯涂料的情況下 , 我們開(kāi)發(fā)了無(wú)苯低毒雙組分溶劑型涂料 , 以適應(yīng)我國(guó)目前的涂料市場(chǎng)。

   2 　實(shí)驗(yàn)部分

   2 . 1 　原材料的選擇及配方設(shè)計(jì)

   以二甲苯作稀釋劑合成雙組分聚氨酯涂料用醇酸樹(shù)脂 , 各企業(yè)都有一套相當(dāng)完善的配方設(shè)計(jì)方案 , 且能根據(jù)市場(chǎng)原材料的變動(dòng)隨時(shí)調(diào)整配方、工藝 , 以達(dá)到預(yù)期目的。我們綜合考慮醇酸樹(shù)脂在生產(chǎn)、貯存、施工等過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題 , 結(jié)合自身多年的合成樹(shù)脂經(jīng)驗(yàn) , 采用非苯類(lèi)溶劑作為稀釋劑 , 在規(guī)定的時(shí)間、溫度范圍內(nèi) , 合理控制酸價(jià)下降、粘度上升的趨勢(shì) , 平穩(wěn)地完成整個(gè)合成過(guò)程 , 實(shí)現(xiàn)醇酸樹(shù)脂無(wú)苯化。

所用原料的配比如下 :

   2 .2 　生產(chǎn)工藝

   按配方量依次將各原料投入反應(yīng)釜 , 通 N 2 , 加熱升溫到 180 ± 2 ℃ , 保溫回流 2 h , 以后每隔 1 h 升 10 ℃ , 最高酯化溫度不可超過(guò) 210 ℃ 。待各項(xiàng)指標(biāo)合格后 , 兌稀 , 過(guò)濾 , 包裝 , 備用。

   2 .3 　技術(shù)指標(biāo)

技術(shù)指標(biāo)

　　3 　結(jié)果與討論

  3 .1 　溶劑的影響

   溶劑對(duì)涂膜的光澤、流平性、附著力、干性、刷涂性影響很大。目前 , 能用于雙組分溶劑型聚氨酯涂料的溶劑是苯類(lèi)、酯類(lèi)、酮類(lèi)溶劑 , 它們對(duì)人體的影響見(jiàn)表 1 。由表 1 可見(jiàn) , 苯類(lèi)、酮類(lèi)溶劑的毒性最大 ; 酯類(lèi)溶劑的毒性最小。酮類(lèi)溶劑本身氣味極大 , 且價(jià)格高 , 沸點(diǎn)高 , 目前在聚氨酯涂料中用得很少。

   表 1 　常用溶劑對(duì)人體的影響

常用溶劑對(duì)人體的影響

　　在選擇兌稀溶劑時(shí)主要考慮三方面的特性 : 第一 是溶劑的毒性。溶劑的毒性直接關(guān)系到涂料產(chǎn)品是 否符合環(huán)保要求。開(kāi)發(fā)既能適應(yīng)我國(guó)目前的涂料市 場(chǎng) , 又能降低涂料毒性的溶劑型聚氨酯涂料 , 首先應(yīng)解決醇酸樹(shù)脂的無(wú)苯化。第二是溶劑的揮發(fā)速率。 各溶劑的揮發(fā)速率快慢關(guān)系到涂料施工后溶劑的整 體揮發(fā)梯度 , 不僅影響涂膜的干燥速度 , 而且影響涂 膜的流平性、光澤等性能。因此 , 任何配方中的混合 溶劑在成膜過(guò)程中必須有一個(gè)合理的揮發(fā)梯度 , 既不 能太快又不能太慢。二甲苯的揮發(fā)速率比較適中 , 如 果體系中不采用二甲苯溶劑 , 可根據(jù)表 2 中部分溶劑 的揮發(fā)速率 , 調(diào)整混合溶劑的配比 , 以保證施工時(shí)有 一個(gè)合理的揮發(fā)度。第三是溶劑的溶解性。盡管苯、 酯、酮類(lèi)溶劑對(duì)醇酸樹(shù)脂都是強(qiáng)溶劑 , 但各自的溶解 力又有很大的差別。實(shí)驗(yàn)表明 : 如果用二甲苯稀釋的 醇酸樹(shù)脂粘度 ( 格氏管 ) 為 10 ～ 20 s , 而用醋酸丁酯稀 釋的粘度只有 2 ～ 3 s , 采用該樹(shù)脂溶液配制的清漆、 色漆粘度極低 , 在貯存時(shí)極易產(chǎn)生沉淀 , 施工時(shí)又會(huì) 產(chǎn)生飛濺、流掛、表面桔皮等弊病。

   表 2 　部分溶劑的揮發(fā)速率

部分溶劑的揮發(fā)速率

 　另外 , 我們?cè)谠O(shè)計(jì)醇酸樹(shù)脂時(shí) , 決不能忽略回流 用溶劑 , 選擇時(shí)需考慮以下問(wèn)題 : 第一 , 其沸點(diǎn)應(yīng)比醇 酸樹(shù)脂反應(yīng)溫度高 10 ～ 20 ℃ 。溫度太高 , 在指定回 流溫度下無(wú)法回流 ; 溫度太低 , 達(dá)不到酯化溫度。第 二 , 對(duì)酯化反應(yīng)無(wú)不良影響。醇和酸的反應(yīng)是可逆反應(yīng) , 回流溶劑的加入要有利于反應(yīng)向生成物方向進(jìn) 行 , 且不應(yīng)與生成物繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)。

   3.2 　原材料的選擇針對(duì)選用酯類(lèi)溶劑后會(huì)對(duì)漆膜產(chǎn)生各類(lèi)不良影 響的問(wèn)題 , 我們可以通過(guò)合理地選擇合成樹(shù)脂所需的 各類(lèi)原材料和配套的工藝控制來(lái)達(dá)到預(yù)期目的。由 酯類(lèi)溶劑產(chǎn)生的缺陷只是體系粘度下降引起的 , 而樹(shù) 脂粘度的大小是樹(shù)脂分子量大小的一種表征。一般 來(lái)說(shuō) , 同一結(jié)構(gòu)的高分子化合物 , 分子量高的 , 其粘度 也高。 同一分子量、不同結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂 , 網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)比 直鏈型結(jié)構(gòu)的粘度要高 , 因此只要合理地提高樹(shù)脂的 分子量或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的比例 , 就能制得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的醇酸 樹(shù)脂 , 以提高樹(shù)脂的粘度。目前 , 聚氨酯涂料體系用 醇酸樹(shù)脂主要由以下幾類(lèi)原料組成 :   蓖麻油、脂肪酸類(lèi) ; 多元酸類(lèi) ( 苯酐、偏苯三酸酐、 間苯二甲酸、順丁烯二酸酐等 ) ; 多元醇類(lèi) ( 乙二醇、丙 三醇、丙二醇、三羥甲基丙烷、新戊二醇、季戊四醇 等 ) ; 一元酸 ( 松香酸、苯甲酸等 ) 。

    醇酸樹(shù)脂最終分子量的大小、結(jié)構(gòu)完全決定于參與反應(yīng)的醇和酸的組成和結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō) , 一元醇和 一元酸反應(yīng)生成小分子化合物 ; 二元酸和二元醇反應(yīng) 生成直鏈化合物 ; 原材料中含有三官能團(tuán)時(shí) , 生成的 化合物就含有支鏈結(jié)構(gòu) ; 含有四官能團(tuán)時(shí) , 生成的化 合物就為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因此 , 可通過(guò)優(yōu)化配方中不同官 能團(tuán)物料的摩爾比 , 增加含三、四官能團(tuán)物料的比例 , 以達(dá)到高粘度、低酸價(jià)的目的。有時(shí)為了反應(yīng)的平穩(wěn) 性 , 可以適當(dāng)添加一元酸。

   3 .3 　工藝控制

   加料順序?qū)?shù)脂的性能有很大的影響。采用蓖麻油、脂肪酸合成醇酸樹(shù)脂時(shí) , 分步法所得的樹(shù)脂粘度高 , 色澤淺 , 干燥快 , 但在實(shí)際操作中 , 分步法給生產(chǎn)帶來(lái)不便 , 因此 , 在生產(chǎn)時(shí)采用一步法投料。

   生產(chǎn)時(shí)選擇合適的酯化溫度是十分必要的。酯化溫度低 , 延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間 , 增加生產(chǎn)費(fèi)用 ; 酯化溫度高 , 雖然能縮短反應(yīng)時(shí)間 , 但樹(shù)脂的顏色會(huì)加深 , 損耗大量揮發(fā)性物質(zhì) , 影響產(chǎn)品性能。為了防止反應(yīng)過(guò)于激烈 , 酯化溫度需有一個(gè)從低到高的過(guò)程 , 酯化前期控制較低的反應(yīng)溫度 , 使反應(yīng)活性高的 — COOH 與 — OH 先反應(yīng)。然后緩慢升溫 , 使其余的羥基與羧基逐步反應(yīng) , 以防由于初期出水量過(guò)多而產(chǎn)生溢鍋。

   3 .4 　原料純度的影響

   合成醇酸樹(shù)脂的各種原材料的規(guī)格和產(chǎn)地不同 , 其純度也不同 , 對(duì)樹(shù)脂的合成過(guò)程及性能有很大影響。在其他條件相同的情況下 , 對(duì)比了不同季戊四醇對(duì)合成樹(shù)脂的影響 , 見(jiàn)表 3 。由表 3 可見(jiàn) : 在合成過(guò)程中 , 配方 1 粘度上升趨勢(shì)和酸價(jià)下降趨勢(shì)呈平穩(wěn)狀態(tài) , 達(dá)到預(yù)期目的 ; 配方 2 酯化 3 h 時(shí)就結(jié)膠 ; 配方 3 酯化 4 h 時(shí)開(kāi)始結(jié)膠。

表 3 　羥基含量不同的季戊四醇對(duì)合成樹(shù)脂的影響

羥基含量不同的季戊四醇對(duì)合成樹(shù)脂的影響

   4 　結(jié)　語(yǔ)

   (1) 低毒羥基醇酸樹(shù)脂的研制成功 , 不僅解決了二甲苯、甲苯、苯長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)環(huán)境和人體的危害問(wèn)題 , 而且提高了最終漆膜的干性、硬度和耐化學(xué)品性。

   (2) 采用該樹(shù)脂可以配制成具有優(yōu)異性能的各類(lèi)透明底漆 , 廣泛應(yīng)用于賓館、酒店等場(chǎng)所的表面涂飾 , 以及家具、木器、工藝品等的涂飾。