水性丙烯酸樹脂及涂料應用技術的研究進展

劉益壯

摘要：現如今，我國的科技發展迅速，社會在不斷的進步，水性丙烯酸涂料具有優異的耐光、耐候性能，綜合性能優良，在諸多行業得以廣泛應用。介紹了丙烯酸樹脂改性技術、新型聚合技術工藝以及丙烯酸涂料應用現狀，并闡述了今后水性丙烯酸涂料發展方向。

關鍵詞：水性涂料;丙烯酸樹脂;改性;聚合技術工藝;研究進展

近些年來環境問題越來越嚴峻，涂料的水性化同前已經成為該領域所關注的重點。目前，丙烯酸涂料、環氧涂料、聚氨酯涂料和無機富鋅涂料等水性涂料的研究和使用比較成熟。其中水性丙烯酸在近年來以其優異的性能成為所有水性涂料中發展速度比較快、應用比較成熟的產品，并且已經在很多領域都有廣泛的應用。

1概況

水性樹脂屬高分子學科新領域，國外于20世紀70年代開始研究，由于水性樹脂具有環境友好、安全易得、施工方便、覆蓋面廣等優勢，目前部分產品已逐步工業化。水性樹脂是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型樹脂體系，高分子樹脂分散水中，可任意調配適合加工的粘度并形成亞穩態液體，體系內水揮發后則形成樹脂粘結材料。水性樹脂的研究重點是水揮發后獲得物理性能優異的成膜材料，做到“水性樹脂水不溶”，克服水介質帶來的高表面張力、高比熱容等不利于涂料加工的因素。水性涂料可以降低對環境的污染，已在建筑、汽車、木器、油墨、家電、織物等很多領域應用。目前，先進網家水性環保涂料平均使用率已達80%，2010年我國的使用率已達到25%并以年均7%左有的速度增長。在建筑涂料領域，西歐的建筑外墻幾乎全用水性涂料涂裝，新加坡的使用率大于85%，美、日等國家則高達70-90%;在汽車領域，水性涂料不僅在汽車OEM（原廠漆）涂料方面被廣泛采用，并且正向汽車修補漆方面快速發展。目前，美國對水性涂料的開發超過50%，我國也十分重視低環境負荷類型的水性涂料的開發。

2丙烯酸樹脂改性技術進展

2.1有機硅與丙烯酸樹脂共混

將N323胺基硅油共混到丙烯酸樹脂中制備用于鋼結構防腐體系的面漆，丙烯酸聚氨酯清漆涂層較改性前，其疏水性得到了有效提高、具有更好的耐高溫老化特性。等用氨基硅油對丙烯酸樹脂進行改性并應用于防污涂料。甲基丙烯酸縮水甘油酯單體環氧基開環接枝氨基硅油，再與甲基丙烯酸甲酯等單體通過自由基溶液聚合制備了兼具水解特性和低表面能特性的氨基硅油改性丙烯酸樹脂。以此樹脂制備的水性丙烯酸防污涂料，漆膜的疏水性能得到增強，漆膜的表面能降低;樹脂的黏度隨氨基硅油含量的增加而逐漸降低，漆膜的柔韌性、耐沖擊強度隨之增大;但漆膜的表面狀態沒有明顯改變，非結晶度變化規律表現一致。此外，改性后樹脂的玻璃化轉變溫度有一定程度降低，熱穩定性得到增強。水性涂料中常用加入少量硅烷偶聯劑KH-560改善涂膜的性能，如用于鋁材的丙烯酸氨基烤漆常常附著力不好，加KH-560能解決這個問題;用于木器家具的水性雙組份丙烯酸聚氨酯涂料耐水、耐醇性、表面耐劃傷不理想，直接加入KH-560或者用KH-560與異氰酸酯在酸催化下得到異氰酸酯預聚體作為同化劑效果很好。

2.2叔碳酸縮水甘油酯改性丙烯酸樹脂

用叔碳酸縮水甘油酯（EIOP）對丙烯酸樹脂進行改性合成了一系列丙烯酸樹脂并成功應用于卷材的水性丙烯酸氨基烤漆。用EIOP改性丙烯酸樹脂，能降低粘度、提高涂料固含量、改善應用性和瓷漆的豐滿度;EIOP的環氧基開環接枝到丙烯酸酯上，同時產生一個羥基，增加交聯點，提高涂膜交聯固化的硬度;提高顏料的潤濕性使顏料更容易研磨，提供更好的抗結晶性和抗化學品性，具有優異的漆膜光澤和涂層保光性;漆膜耐彎折性能好，提高漆膜耐水性同時提高漆膜耐鹽霧性能、耐酸堿性能。

3水性樹脂及涂料工藝探討

①按照水性丙烯酸酯乳液配比和工藝過程操作要求，反應在攪拌、常壓、850C左右條件下進行，控制引發劑均勻滴加速度約3h，然后在85-90℃下保溫反應2h，降溫后加入適量水稀釋即得到水性丙烯酸酯乳液;②按照水性丙烯酸涂料配方和工藝過程操作要求，在常溫、常壓下，將各種助劑和填料加入到高速分散釜中，分散好的漿料進行砂磨后移至配漆釜中，加入水性丙烯酸酯乳液、色漿、助劑調節成水性涂料;③水性涂料同含量高，粘度低，固化后的涂膜可以和溶劑型產品相媲美，某些水性金屬涂料還可產生更為突出的藝術效果，具有防水透濕性、抗靜電性等性能。另外，在潮濕天氣下作業，基本不影響施工質量;④生產裝置可進行DCS操作控制，關鍵部位擬設置報警、聯鎖和緊急停車系統，主要設備設置安全閥、壓力表、溫度計、液位計，并配帶壓力、溫度、液位遠傳記錄和報警功能的安全裝置，并通過LCD對關鍵崗位進行監視。

4結語

隨著日益嚴格的環保法規及消費者對環保意識的增強，水性丙烯酸近年來以其優異的性能成為所有水性涂料中發展速度快、應用比較成熟的產品。為了進一步提高丙烯酸樹脂的綜合性能、拓寬其應用范圍，通過對丙烯酸酯綜合改性，采用各種聚合方法以及先進的聚合工藝，解決實際存在的問題，加大丙烯酸樹脂產品的開發并賦予丙烯酸酯更多的優良性能，今后水性丙烯酸涂料將會向著高性能、多功能和綠色環保化方向發展。

參考文獻：

[1]張瑜，劉軍，丁克毅，等，含超支化大分子單體的高固含量丙烯酸樹脂的制備和表征[J].西南民族大學學報，2016，42（6）：638-645.

[2]徐朝華，陳嬋，孫寧，等.加核型超支化聚氨酯丙烯酸樹脂的合成及涂膜性能研究[J].化工新型材料，2017，45（2）：101-103.