醇酸树脂的合成技术成熟
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高三化学试卷附答案解析考试范围:xxx ;考试时间:xxx 分钟;出题人:xxx 姓名:___________班级:___________考号:___________1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上一、选择题1.下列有关物质分离、提纯的操作叙述错误的是( )A .用CCl 4萃取碘水中的I 2,应先从分液漏斗下口放出有机层,后从上口倒出水层。
B .提纯混有少量硝酸钾的氯化钠,应采用在较高温度下制得浓溶液再冷却结晶、过滤、干燥的方法C .1-己醇的沸点比己烷的沸点高,1-己醇和己烷可通过蒸馏初步分离D .提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯:向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入适量饱和Na 2CO 3溶液,振荡后静置分液,并除去有机相的水2.具有下列性质的有机化合物中同分异构体数目最多的是(不考虑立体异构)( )A. AB. BC. CD. D3.关于金刚石、石墨和C 60的判断,正确的是A .均含共价键B .互为同分异构体C .互为同位素D .性质相同 4.下列叙述正确的是①7Li +中含有的中子数与电子数之比为2︰1② 在C 2H 6分子中极性共价键与非极性共价键数之比为3︰1 ③ 常温下,11.2 L 的甲烷气体中含有的氢、碳原子数之比为4︰1④5.6 g 铁与足量的氯气反应失去的电子与参与反应的铁的物质的量之比为2︰1A .①②B .②③C .①③D .③④5.物质氧化性、还原性的强弱,不仅与物质的结构有关,还与物质的浓度和反应温度有关。
下列各组物质:①Cu 与HNO 3溶液 ②Cu 与FeCl 3溶液 ③Zn 与H 2SO 4溶液 ④Fe 与HCl 溶液 由于浓度不同而能发生不同氧化还原反应的是 A .①③ B .③④ C .①② D .①③④6.某实验小组依据反应AsO 43-+2H ++2I-AsO 33-+I 2+H 2O 设计如图原电池,探究pH 对AsO 43-氧化性的影响,测得输出电压与pH 的关系如图。
醇酸树脂生产工艺流程
醇酸树脂(Alkyd Resin)一般是通过聚酯化反应制备而成,
其主要原料包括醇(如甘油、丙二醇等)、多元酸(如酞酸、马来酸等)以及增塑剂、催化剂和溶剂等。
以下是醇酸树脂的生产工艺流程:
1. 原料准备:准备所需的醇、酸、增塑剂、催化剂和溶剂,并按照一定比例进行称量。
2. 酯交换反应:将醇、酸和一定量的溶剂加入反应釜中,加热至一定温度并加入酯交换催化剂,进行酯交换反应。
在此过程中,酸和醇发生酯交换反应生成初级醇酸树脂。
3. 聚合反应:将生成的初级醇酸树脂溶液继续加热至一定温度,加入聚合催化剂,进行聚合反应。
在此过程中,初级醇酸树脂分子发生聚合反应,形成高分子量的醇酸树脂。
4. 合成反应控制:在聚合反应过程中,通过控制反应温度、时间和催化剂的用量等参数,控制树脂的分子量和酸值,以达到所需的产品性能要求。
5. 加工调整:根据产品的具体用途和要求,可以加入适量的增塑剂、溶剂和其他助剂,进行加工调整,以改善树脂的流动性、耐候性和涂料性能等。
6. 过滤和包装:将合成得到的醇酸树脂溶液进行过滤去杂,然后填装至容器中,并加密封进行包装。
这是一般醇酸树脂生产的基本工艺流程,具体的生产过程和工艺参数会根据不同产品的要求和制造商的技术和设备条件而有所差异。
醇酸树脂的制备一、仪器(100ml 、500ml )烧杯、天平、搅拌器、温度计、电热套、水浴锅二、实验原理三、醇酸树脂的分类按性能:干性油醇酸树脂—桐油、亚麻油、豆油、红花油、 不干性油醇酸树脂—椰子油、蓖麻油等 按含油多少短油度油量 35~45% 中油度油量 40~60% 长油度油量 60~70% 油度(%)= %四、制造方法,工艺上分为 溶剂法、脂肪酸法 从原料上分 熔融法 、醇解法五、脂肪酸法配方:成分 用量(kg) eA eB m0 占树脂成分(%) 亚麻油 241.4 0。
824 — 0.824 55。
0 甘油(油内)— — 0。
824 0。
275 — 甘油 67。
5 — 2。
176 0。
725 15。
37 苯酐 148.0 2.00 — 1.00 33。
73 总计 456。
9 2。
824 3。
0 2.824 104.10 理论出水量 18.0 — - — 4.1 树脂的量438.9———100。
0六、操作步骤将脂肪酸(亚麻油)、多元醇(甘油)、多元酸(苯二甲酸酐)在一起进行酯化.树脂的理论产量油用量①常规法:将全部反应物加入反应容器内混合,在不断搅拌下升温,在200~250℃下保温酯化。
中间不断地测定酸值和粘度,达到要求时停止加热,将树脂溶化成溶液,但这种方法制得的漆膜干燥时间慢、挠折性、附着力均不太理想。
②高聚物法:先加入部分脂肪酸(40~90%)与多元醇、多元酸进行酯化,先形成链状高聚物,然后再补加余下得脂肪酸,将酯化反应完成。
所制备的树脂漆膜干燥快、挠折性、附着力、耐碱性都比常规法有所提高。
醇酸树脂制备清漆醇酸清漆:又称三宝漆。
这种漆的附着力、光泽度、耐久性比前两种好。
它干燥快,硬度高,可抛光、打磨,色泽光亮。
但膜脆、耐热、抗大气性较差。
适于涂刷室内门窗、地面、家具等.清漆的组成:成膜物质、助剂、溶剂配方操作步骤按配方中用量示,向容器中依次加入硝基纤维素、聚硅氧烷、消泡剂BYK-141、流平剂BYK-358、催干剂松香,间隔为3~5 min,低速搅拌,然后加入已分散好的助溶剂醋酸丁酯和成膜物质亚麻油中油度醇酸树脂混合液,中速搅拌15 min,再加人防腐剂、增稠剂DBP,降至低速分散10 min,用200目滤布过滤出料,醇酸树脂制备磁漆配方操作步骤将醇酸树脂称量加入反应容器中,开启搅拌,加入AT203、膨润土、钛白粉分散30 min,研磨后,加入剩余原料,搅拌15 min。
5 醛 酮例1.配制银氨溶液并进行实验,过程如下图。
下列对该实验的说法不正确的是A.用银镜反应可以检验醛基B.滴加稀氨水后沉淀溶解,是因为生成了C.实验后,可以用硝酸洗掉试管上的银镜D.将乙醛换成蔗糖,同样可以得到光亮的银镜例2.对羟基苯甲醛俗称水杨醛,是一种用途极广的有机合成中间体。
主要工业合成路线有以下两种:下列说法正确的是A.①的反应类型为取代反应B.对羟基苯甲醇能发生氧化反应、取代反应、消去反应C.对甲基苯酚的同分异构体中含有苯环的有4种(不包括其本身)D.水杨醛中所有原子共平面1.下列关于醛的说法中正确的是A.甲醛是甲基跟醛基相连而构成的醛B.醛的官能团可以表示为—COHC.醛可以被氧化也可以被还原D.能发生银镜反应的一定属于醛类2.下列不能发生银镜反应的是A.甲酸甲酯 B.甲酸 C.乙醛 D.乙酸乙酯3.只用下列一种试剂,能鉴别甲酸、甲醇、乙酸、乙醛的是A.石蕊试液 B.新制氢氧化铜悬浊液 C.氢氧化钠溶液 D.碳酸钠溶液4.下列反应中反应类型和其余三个不同的是A.乙醛发生银镜反应B.乙醛转化成乙醇C.工业上用乙醛制乙酸D.乙醛与新制氢氧化铜悬浊液加热下反应5.丙烯醛(结构简式为CH2=CH—CHO)能发生的化学反应有①加成 ②消除(消去) ③水解 ④氧化 ⑤还原 ⑥加聚A.①③⑤B.②④⑥C.①④⑤⑥D.③④⑤⑥6.有机物A(如图)是重要的化工原料,下列检验A中官能团的试剂及相关操作均正确的是A.先加入酸性高锰酸钾溶液,后加入银氨溶液,微热B.先加入溴水,后加入酸性高锰酸钾溶液C.先加入银氨溶液,微热,再加入溴水D.先加入新制氢氧化铜,微热,酸化后再加入溴水7.下列方程式正确的是A.1-溴丙烷与氢氧化钾的乙醇溶液共热:CH3CH2CH2Br+KOHCH3CH2CH2OH+KBrB.向苯酚钠溶液中通入少量CO 2:2+CO2+H2O→2+CO C.用银氨溶液检验乙醛中的醛基:CH3CHO+2Ag(NH3)+2OH-CH3COO-+NH+3NH3+2Ag↓+H2OD .实验室用液溴和苯在催化剂作用下制溴苯:2+Br22+H2↑8.肉桂醛是一种食用香精,它广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果以及调味品中,肉桂醛中含有碳碳双键与醛基两种官能团,现要检验它们,做如下实验:步骤1:向试管中加入 10%氢氧化钠溶液2mL,边振荡边滴入2%硫酸铜溶液 4~6 滴;步骤2:向试管中再加入少量肉桂醛,加热充分反应,出现砖红色沉淀;步骤3:取实验后试管中的清液少许,加入硫酸酸化,再滴加到溴水中,溶液褪色。
《化工前沿技术》结课论文论文题目JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY课程设计学院____化工与药学院______专业____化学工程与工艺__ _年级班别______________________学号______________________学生姓名_______________________指导教师_______________________2015年12月10日1.课题名称 (4)2.设计要求及任务: (4)2.1设计出醇酸树脂的配方,要求如下: (4)2.2叙述整个工艺流程,包括设备,工艺条件,原材料,成品质量指标 (4)2.3采用溶剂法进行生产,选用间歇式操作方式,原料自选 (4)2.4画带控制点的工艺流程图 (4)2.5设计反应釜,考虑个加料口及排空口等,操作压力,温度等各条件 (4)3. 设计过程中可以有合理创新 (4)序言 (5)1.1醇酸树脂 (6)1.1.1醇酸树脂涂料的优点: (6)1.2 醇酸树脂的分类 (6)1.2.1 按改性用脂肪酸或油的干性分 (6)1.2.2按醇酸树脂油度分 (7)2.1 合成原理 (9)2.2 合成原料 (9)2.2.1多元醇 (10)2.2.2多元酸 (10)2.2.3脂肪油(酸) (10)2.2.4催化剂 (10)2.2.5 催干剂 (10)2.2.6回流溶剂 (10)2.3 合成工艺 (10)2.3.1醇酸树脂的合成工艺: (10)2.4 醇酸树脂配方设计 (11)2.4.1主要原料的选取 (11)2.4.2配方的设计与计算 (11)2.4.3理论配方设计表: (13)2.5工艺流程确定 (14)2.5.1简单工艺流程图 (14)2.5.3产品指标 (15)2.5.4工艺流程图 (15)2.6物料衡算 (16)2.7改性研究 (16)2.8设计总结 (17)3.1 应用 (17)3.1.1独立作为涂料成膜树脂,利用自动氧化干燥交联成膜。
苯乙烯化学改性醇酸树脂的机理及工艺优化1、前言醇酸树脂是由多元醇、多元酸和一元酸缩聚而成的线性树脂,具有合成技术成熟、制造工艺简便、原料易得以及树脂涂膜综合性能好等特点,在涂料用合成树脂中用量最大用途最广。
据有关统计资料报道,1997年全国涂料总产量为135万吨,其中醇酸树脂涂料约为35万吨,占合成树脂的52.9%;英、美等发达国家占30%~40%,居合成树脂之首。
但醇酸树脂涂料也存在一些缺点,如涂膜干燥缓慢、硬度低、耐水性差等,这将导致施工周期延长,也影响其应用范围。
针对以上问题,综合国内外有关醇酸树脂改性方面的文献报道,本文通过对几种不同化学改性醇酸树脂方法进行比较,研究了苯乙烯改性醇酸树脂的机理,同时,在基础醇酸树脂合成及苯乙烯改性醇酸树脂两方面进行了工艺优化。
研究结果将对快干醇酸树脂的工业化生产提供理论指导和有力的借鉴。
2 苯乙烯化学改性醇酸树脂的方法比较与机理研究传统的不饱和油(脂肪酸)改性的醇酸树脂分子中具有羟基、羧基、双键、酯基等反应性基团,因此,可以通过化学合成的途径引入其他活性基团,使醇酸具有广泛化学改性的基础。
化学改性可以分为以下几类:如改性剂起羧基作用、改性剂起羟基作用以及利用双键反应的化学改性等。
化学改性中尤以利用双键反应的化学改性最为重要,其中以苯乙烯类改性最为典型,主要有共聚法和预聚物法两大类。
2.1 共聚法乙烯类单体改性醇酸树脂常采用共聚法。
按照共聚法中苯乙烯的加入时间及加入方式不同,可分为前苯乙烯化和后苯乙烯化两种方法。
2.1.1 前苯乙烯化法前苯乙烯化法主要包括植物油的苯乙烯化法、脂肪酸的苯乙烯化法和单甘油酯的苯乙烯化法三种。
对以上几种苯乙烯改性方法的工艺要点分述如下。
(1)植物油苯乙烯化法该法的工艺要点为:首先,苯乙烯单体和油在引发剂存在下反应,生成共聚油这种均一产物,该产物可直接代替植物油制备醇酸树脂。
苯乙烯化的植物油,先用甘油(季戊四醇或其他多元醇)醇解生成脂肪酸单甘油酯,然后用苯酐等多元酸进行酯化。
醇酸树脂配方2.4 制备工艺(1)将松香按配方量加入酯化锅中,缓慢升温熔化,温度不超过150 ℃,开动搅拌,加入顺丁烯二酸酐,令其自然升温后,到(200 ~220 )℃保温3h ,取样测定反应物至冷透明(2)在醇解釜内投入豆油酸、季戊四醇,开搅拌升温到235 ℃保温酯化反应1h 后,用CO2 压入酯化锅内(锅内有保温的顺酐松香加成物),加回流二甲苯,升温到235 ℃进行酯化反应,待酸价、粘度合格后,降温,加稀,过滤,包装备用。
2.5 主要技术指标(见表 2 )表 2 醇酸树脂主要技术指标表 3 醇酸清漆性能指标验检项目C01-1 醇酸清漆标准3 清漆和色漆的配制及其性能指标3.1 清漆性能指标以上述醇酸树脂为基料,加入适量催干剂和溶剂,制得醇酸树脂清漆,其性能指标如表3 所示。
3.2 磁漆性能指标以上述醇酸树脂为基料,加入相应的颜填料,经混合,研磨后加入剩余漆料、溶剂和催干剂制成磁漆,其性能指标见表 4 。
3.3 醇酸树脂漆贮存稳定性为了考察醇酸树脂漆的贮存稳定性,按GB-67533-86 方法测定涂料贮存稳定性并评分,见表 5 。
表 4 醇酸磁漆性能指标表 5 醇酸树脂漆贮存稳定性4 分析与讨论4.1 树脂原料的选择选择货源充足、价格较低,且近期价格较平稳的原料,使新的树脂有较长的生命力。
制作醇酸树脂漆料一般采用的油有亚麻油、梓油、脱水蓖麻油、桐油和豆油。
而它们的价格较高,并且有的油中含有共轭双键较高。
故它们与顺酐制作醇酸树脂时聚合速度快,在生产操作中,稍不注意,就会因控制不当引起胶化,出现产品质量事故。
选用豆油脂肪酸,其主要组分为C16 ~C18 饱和与不饱和脂肪酸,各组分含量范围如表 6 所示,其理化指标如表7 所示[1] ,合理地使用一部分松香,这对减少胶化因素,降低生产成本都有好处。
由于松香的加入,使得树脂易溶于200 # 溶剂汽油,并且可增加漆膜附着力及光泽,减少起皱性。
再加上200 # 溶剂汽油的存在,使漆膜常温干燥时,溶剂挥发度适中,挥发时残留溶剂对漆膜中被溶解的树脂来说,仍是真溶剂,从而促使漆膜内树脂分子的二次流动得以顺利进行,因此具有良好的流平性,易于制得高光泽、高质量的漆膜表面。
第三章醇酸树脂第一节概述多元醇与多元酸可以进行缩聚反应,所生成得缩聚物大分子主链上含有许多酯基(-COO-),这种聚合物称为聚酯。
涂料工业中,将脂肪酸或油脂改性得聚酯树脂称为醇酸树脂(alkyd resin),而将大分子主链上含有不饱与双键得聚酯称为不饱与聚酯,其它得聚酯则称为饱与聚酯。
这三类聚酯型大分子在涂料工业中都有重要得应用。
醇酸树脂涂料具有漆膜附着力好、光亮、丰满等特点,且具有很好得施工性。
但其涂膜较软,耐水、耐碱性欠佳。
醇酸树脂可与其她树脂(如硝化棉、氯化橡胶、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨脂树脂、氨基树脂)配成多种不同性能得自干或烘干漆,广泛用于桥梁等建筑物以及机械、车辆、船舶、飞机、仪表等涂装。
此外,醇酸树脂原料易得、工艺简单,符合可持续发展得社会要求。
目前,醇酸漆仍然就是重要得涂料品种之一,其产量约占涂料工业总量得20%~25%。
第二节醇酸树脂得分类一、按改性用脂肪酸或油得干性分(1)干性油醇酸树脂:由高不饱与脂肪酸或油脂制备得醇酸树脂,可以自干或低温烘干,溶剂用200号溶剂油。
该类醇酸树脂通过氧化交联干燥成膜,从某种意义上来说, 氧化干燥得醇酸树脂也可以说就是一种改性得干性油。
干性油漆膜得干燥需要很长时间, 原因就是它们得相对分子质量较低, 需要多步反应才能形成交联得大分子。
醇酸树脂相当于“ 大分子” 得油, 只需少许交联点, 即可使漆膜干燥, 漆膜性能当然也远超过干性油漆膜。
(2)不干性油醇酸树脂:不能单独在空气中成膜,属于非氧化干燥成膜, 主要就是作增塑剂与多羟基聚合物(油)。
用作羟基组分时可与氨基树脂配制烘漆或与多异氰酸酯固化剂配制双组分自干漆。
(3)半干性油醇酸树脂:性能在干性油、不干性油醇酸树脂性能之间。
二、按醇酸树脂油度分包括长油度醇酸树脂、短油度醇酸树脂、中油度醇酸树脂。
油度表示醇酸树脂中含油量得高低。
油度(OL)得含义就是醇酸树脂配方中油脂得用量()与树脂理论产量()之比。
醇酸树脂的生产工艺批发
醇酸树脂的生产工艺和批发过程如下:
1. 原料准备:收集所需的原料,包括醇和酸。
常用的醇包括乙醇、丙醇等,常用的酸包括苯甲酸、丙酸等。
2. 醇酸反应:将醇和酸按照一定比例加入反应釜中,加热并搅拌混合,使其发生酯化反应。
在反应过程中,需要控制反应时间、温度和压力等参数。
3. 中和处理:酯化反应完成后,将反应混合物中加入适量的中和剂,如氢氧化钠或氢氧化钾。
中和剂的添加可以调节酯化反应生成的酯的酸度,将其中和至中性。
4. 过滤和脱色:通过过滤设备,将醇酸树脂溶液进行过滤,去除其中的杂质和固体颗粒。
若需要提高产品的纯度,还可以进行脱色处理,常用的脱色剂包括活性炭或活性土。
5. 蒸馏纯化:将过滤和脱色后的醇酸树脂溶液进行蒸馏,以进一步提高产品的纯度。
蒸馏操作可去除其中的挥发性杂质和不纯物质。
6. 包装和储存:蒸馏纯化后的醇酸树脂溶液会进行密封包装,并存放在适宜的储存条件下,如避光、防潮和避免高温等。
7. 批发:经过以上生产工艺,生产出符合质量标准的醇酸树脂后,可以进行批发。
通过寻找合适的销售渠道,如与化工厂、涂料企业或化工产品经销商进行洽谈和合作,进行醇酸树脂的批发销售。
高三化学试卷附答案解析考试范围:xxx ;考试时间:xxx 分钟;出题人:xxx 姓名:___________班级:___________考号:___________1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上一、选择题1.设N A 为阿伏伽德罗常数的值,下列说法中正确的是A .某密闭容器中盛有0.2molSO 2和0.1molO 2,一定条件下充分反应,生成SO 3分子数为0.2N AB .一定条件下,2.3gNa 与O 2完全反应生成3.6g 产物时失去的电子书数0.1N AC .25℃时,0.1mol·L -1Na 2S 溶液中含有Na +的数目为0.2N AD .将1mL5.68mol·L -1的FeCl 3饱和溶液制成胶体,可得到0.00568N A 个Fe (OH )3胶体2.下列关于元素周期表的叙述中不正确的是( ) A .第IIA 族中无非金属元素B .第IA 族元素单质均能与水反应生成H 2C .0族中无金属元素D .金属元素的种类比非金属元素多 3.关于下列诗句或谚语,说法不正确的是()A .“忽闻海上有仙山,山在虚无缥缈间”的海市蜃楼是一种自然现象,与胶体知识有关B .“水乳交融,火上浇油”前者包含物理变化,而后者包含化学变化C .“滴水石穿,绳锯木断”不包含化学变化D .“落汤螃蟹着红袍”肯定发生了化学变化4.下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是( )A .用KIO 3氧化酸性溶液中的KI :5I -+IO 3-+3H 2O===3I 2+6OH -B .向NH 4HCO 3溶液中加过量的NaOH 溶液并加热:NH 4++OH -NH 3↑+H 2OC .将过量SO 2通入冷氨水中:SO 2+NH 3·H 2O===HSO 3-+NH 4+D .用稀硝酸洗涤试管内壁的银镜:Ag +2H ++NO 3-===Ag ++NO↑+H 2O 5.在铜催化和加热的条件下,用苯甲醇制得了苯甲醛,同时还有氢气生成。
醇酸树脂的合成技术成熟,工艺简单,原料易得,树脂产品贮存稳定,涂膜的综合性能良好,它是涂料用合成树脂中用量最大、用途最广的品种之一。
但醇酸树脂涂料也存在一些明显的缺点,涂膜干燥缓慢,硬度低,耐水性、耐腐蚀性差,气干醇酸受日光照射易黄变,户外耐候性不佳等。
苯乙烯改性醇酸树脂能够克服这些缺点,它将聚苯乙烯的快干、高硬度、耐水性好等优点与醇酸树脂的柔韧性好、颜料承载能力强及工艺简单、成熟等优点结合起来,拓宽了醇酸树脂的应用领域,具有较好的发展前景。
单纯用苯乙烯或以苯乙烯为主,并用少量丙烯酸酯类单体制备和改性树脂统称为苯乙烯改性醇酸树脂。
低分子量的聚苯乙烯与醇酸树脂的反应性差且不相容,故不能简单地通过醇酸树脂和聚苯乙烯的冷拼或热混,将聚苯乙烯的优异性能引入到醇酸涂膜中,而只能通过化学改性的途径,将聚苯乙烯链引入到醇酸分子上。
苯乙烯改性醇酸树脂的基本方法有双键共聚法、官能化苯乙烯改性及偶氮基自引发聚合。
1 双键共聚法1.1 共轭双键共聚法许多研究者[1~3]对共轭双键共聚法改性醇酸树脂的反应机理、产品性能与表征、应用等进行了深入的研究,苯乙烯与醇酸树脂的共聚方法有本体法、溶剂法、乳液法、高压法及苯乙烯蒸汽法,但以本体法和溶剂法为主。
苯乙烯容易与含共轭双键的油、脂肪酸或醇酸树脂共聚,与氧化油和异构化油共聚,但与含非共轭双键的脂肪酸或醇酸树脂的共聚反应很慢,较难形成透共聚物,而通过非共轭油的异构化或采用共轭油部分取代非共轭油合成醇酸树脂,增加醇酸树脂的共轭双键的含量,改善共聚产物的透明性。
共轭双键共聚法改性醇酸树脂的工艺有2种:前苯乙烯化工艺和后苯乙烯化工艺。
前苯乙烯化工艺是指先苯乙烯化合成醇酸树脂的原料油、脂肪酸或单甘油酯,然后将苯乙烯化产物与多元醇和多元酸进行缩聚反应,合成苯乙烯化醇酸树脂。
后苯乙烯化工艺是指先合成基体醇酸树脂,然后将基体树脂苯乙烯化。
后苯乙烯化工艺合成的树脂理化性能较好。
共聚反应使用引发剂或离子型催化剂以提高苯乙烯与醇酸树脂的共聚速率,有利于形成透明的共聚物。
α-甲基苯乙烯和二戊烯有较大的链转移作用,甲基苯乙烯可增大改性树脂在脂肪族溶剂的溶解能力,同时可改善树脂涂膜的外观;用特丁基过氧化物代替二特丁基过氧化物作为引发剂可增加改性树脂中接枝共聚物的含量[4]。
在共聚过程中通常有如下反应同时发生:①在溶剂或催化剂的存在下,苯乙烯与植物油或脂肪酸中(桐油、脱水蓖麻油或其脂肪酸)的共轭双键按1,4或1,2加成,发生共聚反应的同时还生成一些狄尔斯-阿德耳型产物;②苯乙烯和非共轭的不饱和油类(亚麻油、豆油和红花油等)反应,共聚体是由过氧化物引发剂先引发脂肪酸链上的活性亚甲基,相继在脂肪酸链上增长苯乙烯链而形成的。
③苯乙烯本身的自聚形成聚苯乙烯均聚物;④苯乙烯均聚物与带共轭双键的脂肪酸共聚,将聚苯乙烯链接枝到醇酸分子上;⑤在引发剂存在下,油也发生一定程度的氧化聚合。
1.2 顺酐共聚法顺酐共聚法制备苯乙烯改性醇酸树脂的基本原理与共轭双键共聚法相同。
首先制备顺酐化的基础醇酸树脂,再与苯乙烯共聚,即采用后苯乙烯化工艺制备改性醇酸树脂。
顺酐共聚法具有2个优点:第一,可以不用含共轭双键的油类,而使用亚麻油、豆油等干性油、半干性油,甚至可以使用不干性油如椰子油等其它油类。
第二,共聚反应不消耗油中的双键,因此并不影响涂膜干燥过程中的氧化交联。
文献[5]报道将顺酐引入到羟基醇酸树脂中,然后用顺酐化的基础树脂代替丙烯酸羟基官能单体(HEA或HEMA)与烯类单体共聚,合成快干汽车修补漆用基料。
这种基料树脂具有优良的干燥性和柔韧性取决于顺酐化基础树脂的设计,而且基础树脂中顺酐的含量是制备具有优良物理、化学性能的改性树脂的关键,顺酐用量过低,苯乙烯接枝到醇酸分子上的数量过少,体系聚苯乙烯均聚物含量过高而使产物发浑;顺酐用量过高,则产物粘度太大,产品贮存不稳定,甚至在反应过程中易于成胶。
文献[6]报道了顺酐的理论用量即每3个醇酸树脂分子中,含有一个顺酐双键。
实际生产中顺酐的用量与基础树脂的油度和改性苯乙烯的含量有关,具体用量应试验确定。
基础树脂的合成工艺也很重要,通常采用两步法合成工艺,即在植物油醇解合格后,先将苯酐加入反应釜,酯化到较低酸值后再加入顺酐反应,反应的结果倾向于制成中部为苯酐反应生成的聚合链,两端为顺酐反应生成的聚合链封端的嵌段聚合物,其分子量比较均匀,而且顺酐双键的空间位阻比较小,易与苯乙烯接枝共聚,合成性能较好。
1.3 双键共聚法的优缺点双键共聚法合成苯乙烯改性醇酸树脂与未改性醇酸树脂相比,颜色较浅,不仅因为苯乙烯冲淡了醇酸树脂较深的颜色,而且苯乙烯与醇酸树脂发生共聚反应减少了体系的不饱和程度,降低了树脂的碘值。
改性树脂涂膜的耐水性、耐碱性、干率和硬度均有较大提高。
但其涂膜户外使用时因性脆而易脱落,失去保护功能。
共聚物体系中残留未反应的苯乙烯单体致使其罐装的产品命短,贮存稳定性差。
另外,苯乙烯化醇酸树脂体系组分不均匀,共聚物体系由未改性的醇酸树脂、苯乙烯均聚物和苯乙烯改性醇酸树脂的接枝共聚物三者混合而成,导致树脂的耐候性、柔韧性、耐溶剂性均有下降,重涂时易产生咬底弊病,与其它树脂的相容性、对颜料填料的湿润性能较差,其涂膜不耐冲击,流平性和平整性差。
调整工艺和配方,改变引发剂种类、添加链转移剂可使树脂缺陷有一定程度的减少。
2 官能化苯乙烯改性醇酸树脂共聚法苯乙烯改性醇酸树脂不可避免会引入聚苯乙烯均聚物,若在聚苯乙烯分子上引入不同的反应性基因,如氯、硫、硝基、羧基和羟基等,通过活性基团参与醇酸合成过程中的缩聚反应,将聚苯乙烯链引入到醇酸分子上,官能化的聚苯乙烯作为扩链反应的中间体,采用这种方法可以得到组分均匀的苯乙烯改性醇酸树脂。
Pramod[7]等用乙烯基马来海松酸酐(VMPA)与苯乙烯共聚,使聚苯乙烯羧酸化,并用此共聚物代替苯酐合成醇酸树脂。
由于醇酸配方中引入了高分子量长链的VMPA-苯乙烯共聚物和共聚形态的苯乙烯,因而涂膜坚硬,具有良好的耐水性、耐化学品性和良好的防腐蚀性能。
Gunning[8]合成了含有羧基的聚苯乙烯预聚物(苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物),比较了羧基苯乙烯共聚物改性醇酸树脂和共聚法改性醇酸树脂的性能,研究表明两种方法合成的树脂具有相同的表干速度,但羧基苯乙烯改性醇酸树脂的重涂性比共聚法合成的树脂好。
另外羧酸化苯乙烯改性醇酸树脂对非极性溶剂具有较大的容忍度,说明其组分均匀,不存在大的聚苯乙烯类均聚物。
在实干性能方面,采用羧酸化苯乙烯改性醇酸树脂因油分子上的双键和α-亚甲基在合成过程中消耗较少,因此改性树脂的不饱和程度较共聚法高,所以其涂膜的实干性能较好。
Pasa-ri[9]等合成聚苯乙烯乙二醇,并与苯酐、亚麻油脂肪酸和松香等反应来验证其羟基发生酯化反应的能力。
用聚苯乙烯乙二醇代替部分甘油合成不干性油、半干性和干性油醇酸树脂,其优点在于在合成苯乙烯改性醇酸树脂时,不需要含有共轭双键的油或脂肪酸,即使在醇酸树脂分子中引入最大限度的聚苯乙烯链,也能使树脂体系透明。
采用聚苯乙烯乙二醇(PG)合成的醇酸树脂的聚苯乙烯链是以化学键结合到醇酸树脂分子上,而共聚法醇酸树脂的聚苯乙烯链有较大部分与醇酸树脂是物理共混的,PG合成的醇酸树脂涂膜干燥速度不及共聚法合成的醇酸树脂快,但其耐酸、碱、盐及耐溶剂性能比共聚法苯乙烯改性醇酸树脂性能要好,且PG含量越大,性能越好。
Agarwala[10]利用PG和己二酸代替苯酐合成无苯酐醇酸树脂,研究了PG含量对树脂涂膜硬度的影响。
结果表明,采用PG合成的无苯酐醇酸树脂涂膜性能优异,完全可代替苯酐醇酸树脂。
官能化苯乙烯改性醇酸树脂涂膜性能优异,同时也可利用聚苯乙烯的官能化拓宽改性醇酸树脂的原料选择途径,能够搭配生产出质优价廉的树脂产品。
但苯乙烯官能化产物并不能保证每个聚苯乙烯分子上含有活性官能团,且大分子量的聚苯乙烯使官能基的空间位阻增大而降低其反应活性。
因此,在合成改性醇酸树脂时不可避免地混入聚苯乙烯长链,造成组分不均匀而影响树脂涂膜的性能。
图1 偶氮基自引发聚合3 偶氮基自引发聚合为了降低苯乙烯改性醇酸树脂体系中的聚苯乙烯均聚物的含量,Erkal[11]等利用含偶氮基的4,4′-二(偶氮4-腈基氯化戊酸)即ACPC与部分甘油酯酯化,将热不稳定的偶氮基引入到甘油酯分子上,甘油酯分子上的偶氮基遇热分解生成游离基,游离基引发苯乙烯单体发生接枝共聚反应生成苯乙烯化的甘油酯,将聚苯乙烯链引入到油分子上,反应的全过程见图1。
苯乙烯化过程中不需外加引发剂,由甘油酯分子上的偶氮基热引发聚合,因此称为偶氮基自引发聚合。
这种改性工艺的关键在于混甘油酯的羟基结构、羟值和酸值。
单甘油酯的羟基由于空间位阻较小,极易与ACPC完全反应,二甘油酯不能完全反应。
苯乙烯化产物的粘度受部分甘油酯羟值的影响,低羟值的部分甘油酯与ACPC反应引入的偶氮基浓度低,苯乙烯化产物中聚苯乙烯链段含量低,因而产物粘度低;反之,高羟值的部分甘油酯苯乙烯化产物粘度高,GPC分析结果证实了这一现象,同时也显示未反应的甘油酯含量较低。
偶氮基自引发聚合合成的苯乙烯化树脂涂膜与共聚法的相比,具有更好的耐水性和耐碱性,并且保持了常规苯乙烯化树脂的快干性及耐酸性的优点。
在改性体系中加入烯丙基硫醇链转移剂,避免了常用链转移剂引起的分子交联而形成的非均相苯乙烯化产物,缩短了接枝到甘油酯分子上的聚苯乙烯链段的长度,降低产物分子量和粘度,提高了涂膜的附着力和柔韧性。
Kabasakal[12,13]采用相同的工艺研究了蓖麻油体系的苯乙烯化过程,得到了性能优异的苯乙烯改性醇酸树脂。
偶氮基自引发聚合合成苯乙烯化醇酸树脂优点是,可以在无共轭双键油、脂肪酸或氧化油的存在下苯乙烯化部分甘油酯;苯乙烯化反应不需任何引发剂或催化剂;接枝活性点在油分子骨架上,避免产生大量的聚苯乙烯均聚物;加入烯丙基硫醇链转移剂,阻止了在苯乙烯化过程中的交联反应的发生,改善了涂膜性能。
但偶氮基自引发聚合苯乙烯改性醇酸树脂的苯乙烯的转化率低(60%~75%),因此工业化生产有一定的限制。
4 应用与发展趋势苯乙烯改性醇酸树脂涂料,具备三大特点,即粘接力强、耐水性好和干燥速度快。
因此,苯乙烯醇酸树脂制造的清漆和底漆成为各种高档漆及水性漆的优质封闭底漆。
苯乙烯醇酸封闭底漆,能渗入底材内部,与底面牢固结合,确保整个施工质量。
苯乙烯醇酸漆干燥速度快,可缩短施工周期,提高工效。
它被广泛应用于各种室内金属机具、建筑构件。
由于耐水性好,它一直是我国内河船舶漆首选产品。
它的防潮、防蚀性能在军事工业、炮弹贮存和保护涂料方面亦获得应用。
高品质的苯乙烯改性醇酸树脂涂料快干、耐磨、耐冲洗、耐久及耐老化等,可广泛应用于交通路标涂料。
美国Amoco[14]化学公司研制的α-甲基苯乙烯改性醇酸树脂快干涂料作为一种性能优良的马路划线漆,获得广泛应用。