淺談防銹漆所用的醇酸樹脂低成本合成的制備方法

【摘 要】本文采用來源豐富的塔爾油代替大豆油脂肪酸，以芳烴與OA溶劑油為溶劑替代200#溶劑油，采用一步酯化溶劑法的合成工藝，生產(chǎn)出性能優(yōu)異的中油度醇酸樹脂，即節(jié)約了能源，降低了合成樹脂的成本，又保證了防銹漆的性能要求。

【關(guān)鍵詞】塔爾油；生產(chǎn)工藝；醇酸樹脂；低成本

0 引言

防銹漆所用的醇酸樹脂除了是防銹漆的主要成膜物質(zhì)外，還可作為黑色醇酸磁漆，深色調(diào)和漆主要成膜物，由于具有優(yōu)良的耐永性、光澤、保光性、硬度、柔韌性和極好的涂刷和噴涂等性能，特別是我國每年用在鋼結(jié)構(gòu)、油田管道及其它機(jī)械上的防銹漆，用量很大，因此在溶劑型涂料中占有極為重要的位置。其成本的高低直接影響到油漆的成本。降低樹脂生產(chǎn)成本的方法很多，通常采用的有以植物油酸代替植物油、滌淪廢料或用對苯二甲酸廢次料替代苯酐等。但合成的醇酸樹脂與PA合成的樹脂在結(jié)構(gòu)和性能上均有較大的差異。如前者制成的漆在夏季陽光曝曬時(shí)易裂、失光、變色、粉化等。本文首次采用來源豐富的造紙廠造紙時(shí)的副產(chǎn)品粗塔爾油進(jìn)行酸化處理所的得到的油即塔爾油，同時(shí)以低廉的芳烴溶劑與OA溶劑油為溶劑，制造出低價(jià)的自干型醇酸樹脂，大大降低了生產(chǎn)成本，并滿足了油漆性能要求。

1 樹脂合成用料

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

粗塔爾油：工業(yè)品，齊齊哈爾造紙廠，碘值130以上，酸值160mgKOH/g；苯酐：哈爾濱化工五廠，含量99.2%以上；季戊四醇：寶雞化工有限公司，羥值含量46%以上；二甲苯：工業(yè)品，吉林化工有限公司；芳烴溶劑：餾程120-150℃，錦州化工股份有限公司；OA溶劑油：餾程140-205℃，錦州化工股份有限公司；重鈣：工業(yè)品，海城合山礦業(yè)有限公司；沉淀硫酸鋇：工業(yè)品，山西南風(fēng)化工集團(tuán)有限公司；氧化鐵紅：工業(yè)品，山東濰坊客佳顏料廠；稀土催干劑：自制。

1.2 樹脂的合成

將一定量的粗塔爾油、苯酐、季戊四醇、回流二甲苯依次加入到四口燒瓶中，原料的質(zhì)量比為M塔爾油：M苯酐：M季戊四醇：M回流二甲苯=300：90：110：23.用電熱套加熱升溫。當(dāng)溫度達(dá)到130℃時(shí)，開動攪拌，繼續(xù)升溫至230±2℃保溫酯化反應(yīng)，測定反應(yīng)瓶內(nèi)的酸值和粘度，至粘度6-10秒/格氏25℃合格，（漆基：芳烴溶劑=1：1），酸值達(dá)到8 mgKOH/g以下合格，降溫至160℃兌稀，兌成52%固體份的樹脂液，得到樹脂A。

用粗塔爾油熬制的樹脂A與現(xiàn)在有的廠家普遍采用的用豆油脂肪酸、PTA熬制的樹脂B和用精制豆油和PA熬制的樹脂C進(jìn)行比較。

1.3 性能測定

將生產(chǎn)合成的樹脂A、B、C分別制成鐵紅防銹漆進(jìn)行色漆試驗(yàn)，配比如下：M氧化鐵紅：M沉淀硫酸鋇：M樹脂A、B、C：M重鈣：M防沉劑：M高效催干劑：M防結(jié)皮劑：M芳烴溶劑=35：20：30：10：0.4：0.7：0.2：3.7。

2 結(jié)果與討論

2.1 醇酸樹脂A合成工藝的優(yōu)勢

在合成工藝上采用一步酯化的方法來制備醇酸樹脂。以塔爾油為主體原料合成醇酸樹脂A，由于粗塔爾油是造紙時(shí)的下腳料。原料成本低廉，來源豐富；比豆油脂肪酸，精制豆油便宜外，工藝上還少一步醇解的過程，反應(yīng)溫度為230±2℃比用PTA反應(yīng)溫度260℃要低，節(jié)約了能源，因粗塔爾油碘值高，化學(xué)反應(yīng)時(shí)間短。制成的成品漆干燥快，用粗塔爾油熬制的醇酸樹脂不但樹脂性能保證了，同時(shí)還大大地降低了消耗和成本。

2.2 三種樹脂常規(guī)的指標(biāo)檢測結(jié)果的性能對比

樹脂A：外觀深色透明，顏色17#（鐵鈷），粘度200秒25℃涂-4杯，固含52.5%，酸價(jià)5.0 mgKOH/g

樹脂B：外觀微渾粘稠，顏色12#（鐵鈷），粘度245秒25℃涂-4杯，固含52.7%，酸價(jià)9.2 mgKOH/g

樹脂C：外觀清澈透明，顏色9#（鐵鈷），粘度260秒25℃涂-4杯，固含52.4%，酸價(jià)9.7 mgKOH/g

從以上檢測結(jié)果可以看出，均符合作為防銹漆中樹脂的性能指標(biāo)。但樹脂A的顏色最深，樹脂B的顏色較深，樹脂C的顏色最淺，分析原因有兩方面：一是，粗塔爾油做為造紙廠的下腳料（即皂腳）本身顏色就較深；二是，在高溫酯化反應(yīng)過程中接觸空氣導(dǎo)致樹脂顏色變深。另外從上述表中可以看出樹脂C的粘度最大，樹脂B次之，樹脂A最小，是由于精制豆油在反應(yīng)過程中，首先要醇解再酯化，因此粘度最大。PTA在反應(yīng)過程中分兩階段先熔融法后溶劑法，因此粘度也較大，只有用塔爾油生產(chǎn)的樹脂反應(yīng)只用一步酯化法，因此粘度較其它兩樹脂粘度低。

2.3 用三種樹脂制成色漆檢測結(jié)果的比較

樹脂A：外觀平整光滑，膜厚23-26μm，表干/h2，實(shí)干/h12，硬度/25℃48 h 0.4，60°光澤92%，附著力/級（劃圈） 1，沖擊強(qiáng)度/㎏.㎝50，貯存穩(wěn)定性60℃×30d無沉淀無浮油，耐天然曝曬失光較輕失光率6-8%（夏季6-8月份）。

樹脂B：外觀平整光滑，膜厚22-26μm，表干/h5，實(shí)干/h15，硬度/25℃48 h 0.38 60°光澤84 附著力/級（劃圈） 2，沖擊強(qiáng)度/kg.cm50，貯存穩(wěn)定性輕微軟沉淀稍浮油，耐天然曝曬 失光較重 失光率30-35%（夏季6-8月份）。

樹脂C：外觀平整光滑，膜厚22-27μm，表干/h 4，實(shí)干/h 15，硬度/25℃48 h 0.22 60°光澤91，附著力/級（劃圈）1，沖擊強(qiáng)度/kg.cm50，貯存穩(wěn)定性無沉淀無浮油現(xiàn)象，，耐天然曝曬幾乎不失光 失光率2-3%（夏季6-8月份）。

由上述可以看出，以塔爾油合成的樹脂A制成的防銹漆在光澤、硬度、貯存穩(wěn)定性及天然曝曬性方面與樹脂B和樹脂C有的項(xiàng)目一樣，有的項(xiàng)目比其還要好；特別是硬度較高，這主要是由于粗塔爾油與PA、季戊四醇的酯化反應(yīng)所生成的高分子合成產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，其主鏈聚酯較長，側(cè)鏈較少，游離羧基較少所至，極性較大，剛性較強(qiáng)，對顏料的潤濕性較好，因此貯存穩(wěn)性及耐曬性好。

2.4 三種樹脂成本核算的比較（含增值稅成本）

樹脂A： 6.7元/kg左右 樹脂B： 7.2元/kg左右 樹脂C： 8.5元/kg左右

這里要說明的是根據(jù)市場調(diào)查，外買該性能樹脂大約在9元/kg左右，若規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)平均成本下降2500元/t，那么制成的色漆則就每噸成本下降1000元/ t，說明生產(chǎn)該樹脂具有很大的利潤空間。

3 結(jié)論

以造紙生產(chǎn)時(shí)下腳料粗塔爾油為原料，和PA、季戊四醇共同反應(yīng)生產(chǎn)的醇酸樹脂的綜合性能與精制豆油和PA、季戊四醇共同反應(yīng)生產(chǎn)的醇酸樹脂相似，比PTA，豆油酸、甘油共同反應(yīng)生產(chǎn)的醇酸樹脂要好。這不僅解決了粗塔爾油的污染問題，變廢為寶，符合環(huán)保要求，而且降低了醇酸樹脂防銹漆的成本。

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[責(zé)任編輯：丁艷]