丙烯酸酯类水性木器涂料的研究进展

    摘要：综述了水性木器涂料用改性聚丙烯酸酯的研究进展，从物理和化学改性两方面分别介绍了国内外环氧树脂和聚氨酯改性水性聚丙烯酸酯的方法；根据无机纳米粒子引入水性聚丙烯酸酯中方式的不同，介绍了聚丙烯酸酯与无机纳米粒子的复合改性状况；对有机硅、有机氟改性聚丙烯酸酯进行了简单介绍，并对丙烯酸酯类水性木器涂料的未来发展作了展望。　　　　关键词：聚丙烯酸酯；水性涂料；木器涂料；进展　　　　0.前言　　　　早在20世纪20年代，OttoRohm完成了丙烯酸酯类单体工业化生产工艺的研究，开创了丙烯酸工业。1937年由英国卜内门化学工业有限公司（简称ICI）相继进行了涂料用丙烯酸酯的生产，热塑性丙烯酸酯涂料也逐渐取代硝基漆开始应用于涂料行业。我国于20世纪60年代开始研发丙烯酸酯涂料，80年代北京东方化工厂丙烯酸装置的上线投产，为我国丙烯酸酯涂料的发展创造了有利条件。自90年代以来，我国丙烯酸酯涂料工业出现了突飞猛进的发展。丙烯酸酯类涂料价格低廉，具有较高的光泽度、丰满度、稳定性，优良的耐候性、耐化学品性、耐污染性及耐酸碱性等优点；另外，丙烯酸树脂经过组分调整也可满足不同硬度、柔软度以及其它的性能要求。丙烯酸酯类涂料已成为木器涂料中的主要类别之一。然而随着社会经济的发展及人们环保意识的提高，在木器涂料方面，世界各国都相继努力实现水性化以减少体系中VOC的排放。水性木器涂料具有安全、环保、节能、性能稳定及柔韧性好等一系列优点，替代溶剂型木器涂料已成为未来涂料发展的一种趋势。丙烯酸酯应用于木器涂料还存在着最低成膜温度高、涂膜硬度低、抗回粘性差、机械性能差、不耐溶剂和热粘冷脆等缺点，目前主要采用环氧树脂、聚氨酯和无机纳米材料等对丙烯酸酯类涂料进行改性。　　　　1.丙烯酸酯类涂料的改性进展　　　　1.1环氧树脂改性　　　　采用环氧树脂对丙烯酸树脂进行改性，可以得到附着力、机械性能优良及光泽性和丰满度高的涂料。目前国内外研究者主要通过物理共混法和化学接枝法将环氧树脂用于改性聚丙烯酸酯，以下作具体介绍。　　　　1.1.1共混法改性　　　　采用共混法将环氧树脂用于改性聚丙烯酸酯，可以获得综合性能良好的树脂。高文艺等人采用半连续乳液聚合法合成出苯丙乳液，然后按照一定比例在一定的温度下与环氧树脂共混进行改性。结果表明：环氧树脂加入量为丙烯酸酯类单体量的8%~18％时可得到稳定的乳液，此外乳液的粘度、附着力等性能也有明显的改善。雷克林等人也采用共混法制备了环氧树脂-丙烯酸树脂复合乳液，与纯环氧树脂相比，复合涂膜的抗冲击性提高了20kg·cm，抗弯曲性能降低了4mm。采用共混法对聚丙烯酸酯进行改性，虽然树脂的综合性能有所提高，但环氧树脂和丙烯酸树脂之间主要是以范德华力及氢键结合，而两种树脂间化学结合很少，相容性较差，导致最终产品的稳定性差。因此，目前研究较多的是采用化学法将环氧树脂用于聚丙烯酸酯的改性。　　　　1.1.2环氧树脂接枝法改性　　　　根据接枝部位和反应机理的不同，环氧树脂-丙烯酸树脂复合乳液的制备方法可分为两类：一是通过自由基反应，使部分丙烯酸类单体接枝到环氧链上，得到复合乳液；二是利用环氧基团和羧基、氨基的反应活性，通过酯化反应等，把两种不同性质的高分子结合在一起，形成新的大分子。　　　　（1）酯化法接枝改性　　　　目前大多数人采用的酯化反应方式主要有2种：一是环氧树脂和丙烯酸树脂加催化剂酯化；二是环氧树脂先和丙烯酸酯类单体酯化，再参与共聚。夏范武等人在环氧树脂的两端引入不饱和双键，与丙烯酸酯类单体共聚得到环氧-聚丙烯酸酯复合乳液，以此为基料制成性能优良、贮存稳定的色漆，提高了水性丙烯酸酯类涂料的耐蚀性和丰满度。Mattjews等人先将丙烯酸酯类混合单体在引发剂的作用下，在溶剂中聚合，再将聚合后的丙烯酸树脂在叔胺的参与下与环氧树脂发生酯化反应，最终形成富含羧基的透明环氧丙烯酸树脂。测试结果表明：该水性复合乳液具有良好的附着力、机械强度、耐污染性以及耐溶剂性。

 

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