淺談水性丙烯酸樹脂的改性方法
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發布日期：2021-05-31
水性丙烯酸涂料雖然具有顏色淺、透明性好、耐候性好以及耐高溫黃變性好等諸多優點，但是也存在熱粘冷脆、透水性高、低分子乳化劑存在大大降低漆膜耐水性的缺點，為改進水性丙烯存在固有的缺陷，上個世紀八十年代以來，人們就試圖對丙烯酸進行各種改性，把各種材料的特長有機結合起來，大大提高漆膜的性能。改性的方法主要有化學的改性及物理的混拼，本文主要總結了水性丙烯酸樹脂的各種改性方法，希望對大家有點幫助。
1、環氧樹脂改性
環氧樹脂由于極性基團多，成膜后表現出濕態附著力好、耐化學品性優異、耐濕性、物理機械性能、絕緣性能、耐滲透性強等多種優點，因此采用環氧樹脂改性丙烯酸樹脂可以大大改善丙烯酸的這些性能，在啤酒、罐頭等的內壁涂料，汽車漆、工程機械等領域就有非常大的發展空間。
在丙烯酸中接入環氧鏈段可以通過接枝、酯化-共聚、酯化等方法達到目的。接枝法主要是通過奪氫反應在環氧的活性氫上引入丙烯酸鏈段，一般引發劑采用BPO效果最好，因為BPO奪氫能力比較強，添加量至少單體量的3%，另外，環氧樹脂的分子量越大，即每個分子的活潑氫數目越多，越容易接枝。酯化-共聚法：先利用環氧樹脂與含有活潑雙鍵的羧酸進行開環酯化，然后再利用雙鍵與丙烯酸單體進行共聚合，從而將環氧鏈段引入丙烯酸當中。酯化法：利用丙烯酸樹脂中的羧基與環氧樹脂的環氧基團進行開環酯化反應，將環氧引入丙烯酸中。由于該反應環氧為兩官樹脂，改性過程很容易發生膠化，因此要么減少環氧的量，要么先封閉其中一個環氧基團，避免發生膠化。以上改性方法均有在大生產中進行應用，具體采用哪種改性方法要根據實際情況或者性能要求來決定。
2、聚氨酯改性丙烯酸樹脂
聚氨酯分子中含有大量的氨酯鍵、酯鍵、脲鍵，因此具有非常優異的耐溶劑性、耐磨性、抗劃傷性及低溫柔韌性和彈性等優點。很好彌補丙烯酸的缺點。目前，聚氨酯改性水性丙烯酸主要有物理混拼法，雙鍵共聚合，后交聯法。
（1）共混法：即pu乳液和丙烯酸乳液進行物理混合，通過兩種材料的復配，達到性能最優化。
（2）雙鍵共聚合法：首先多元醇與過量的異氰酸酯聚合，合成端-NCO基的預聚體，
然后采用帶羥基丙烯酸單體封端，得到含有活性雙鍵的聚氨酯分子，將該預聚體中和后分散在水中，然后開始滴加含有引發劑的（甲基）丙烯酸酯類單體聚合，得到聚氨酯聚氨酯改性的丙烯酸乳液（PUA乳液） ，該類型改性分子往往具有互穿聚合物網絡結構(LIPN)，互穿網絡結構分子中聚氨酯和丙烯酸各自分別形成微相區，微相區界面上存在廣泛的物理交聯，及兩者界面上存在三維的物理纏擾，因而該類型結構的材料比兩者物理共混的性能明顯提高很多。
（3）后交聯法：現在在不含羥基的溶劑中，例如甲基異丁基酮，合成帶羥基水溶性丙烯酸樹脂，該步驟與合成溶劑型丙烯酸樹脂相似，然后滴加TDI或者IPDI等帶有異氰酸酯的單體與水性羥基丙烯酸樹脂反應，進行局部交聯，可以大大提高水性丙烯酸樹脂的性能
3、有機硅有機氟改性水性丙烯酸樹脂
有機硅、有機氟樹脂都具有良好的耐熱性、耐溫變性、耐老化性，而且漆膜表面張力低，水和其它污物不容易在上面附著，因此目前有機硅氟的研究是熱點之一。硅氟改性水性丙烯酸的方法有（1）通過帶活潑雙鍵的硅單體、氟單體與丙烯酸類單體共聚，通過在丙烯酸分子中引入有機硅、有機氟基團，從而大大改善水性丙烯酸樹脂的耐溫性、耐候性及改善漆膜的表面能，使得產品更加耐污等特點。（2）通過縮合或縮聚反應引入有機硅結構，利用環狀的小分子有機硅單體，與含羥基的丙烯酸樹脂進行開環縮聚反應，將硅氧烷結構引入到丙烯酸分子中。或者通過有機硅樹脂中的烷氧基硅氧烷與丙烯酸的羥基進行縮合反應，也可將硅氧烷結構引入到丙烯酸分子中。（3）通過含硅氟的連轉移劑或者乳化劑，引入硅氟結構。
4、乙烯基單體的改性
乙烯基單體主要有偏氟氯乙烯、叔碳酸乙烯酯、氯乙烯、醋酸乙烯酯等單體與丙烯酸單體進行共聚合。該類型改性以在其他文章中有所介紹，再次不做贅言。
總之，水性丙烯酸樹脂有許多眾所周知的優點，但是也存在一些明顯的缺點，隨著人們對漆膜性能要求的不斷提高，例如，耐用性、抗污性、硬度、抗劃傷性等性能。各種改性方法也就應運而生，但是具體采用什么改性方法，什么改性工藝及反應，要根據性能要求及反應的可行性來選擇。
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