丙烯酸树脂的应用新领域

1 环氧树脂的主要应用领域

环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。

①涂料

环氧树脂在涂料中的应用占较大的比例，它能制成各具特色、用途各异的品种。其共性：

(1)耐化学品性优良，尤其是耐碱性。

(2)漆膜附着力强，特别是对金属。

(3)具有较好的耐热性和电绝缘性。

(4)漆膜保色性较好。

但是双酚A型环氧树脂涂料的耐候性差，漆膜在户外易粉化失光又欠丰满，不宜作户外用涂料及高装饰性涂料之用。因此环氧树脂涂料主要用作防腐蚀漆、金属底漆、绝缘漆，但杂环及脂环族环氧树脂制成的涂料可以用于户外。

②胶粘剂

环氧树脂除了对聚烯烃等非极性塑料粘结性不好之外，对于各种金属材料如铝、钢、铁、铜；非金属材料如玻璃、木材、混凝土等；以及热固性塑料如酚醛、氨基、不饱和聚酯等都有优良的粘接性能，因此有万能胶之称。环氧胶粘剂是结构胶粘剂的重要品种。

环氧树脂胶粘剂的主要用途见表l-1、表l-2及表l-3。

表1-1 环氧树脂胶粘剂的主要用途

应用领域 被粘材料 主要特征 主要用途

土木建筑 混凝土，木，金属，玻璃，热固性塑 低黏度，能在潮湿面（或水中）固化，低温固化性 混凝土修补（新旧面的衔接），外墙裂缝修补，嵌板的粘结，下水道管的连接，地板粘结，建筑结构加固。

电子电器 金属、陶瓷，玻璃，FRP等势固性塑料 电绝缘性、耐湿性，耐热冲击性，耐热性，低腐蚀性 电子元件，集成电路，液晶屏，光盘，扬声器，磁头，铁芯，电池盒，抛物面天线，印制电路板

航天航空 金属，热固性塑料，FRP（纤维增强塑料） 耐热，耐冲击，耐湿性，耐疲劳，耐辐射线 同种金属、异种金属的粘接，蜂窝芯和金属的粘接，复合材料，配电盘的粘接

1 PBT树脂的性能及其下游应用

聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂在1970年代初期由美国Celanese公司研究成功，并以Celanex商品名上市，随后世界知名厂商德国BASF、Bayer、美国GE、Ticona、日本Toray、三菱化学、台湾新光合纤、长春人造树脂、仪征化纤等公司先后投入生产行列，全球生产厂商共计三十余家。我国大陆的PBT于20世纪80年代初期试生产，2012年总产能约32万吨。仪征化纤股份有限公司是目前大陆产能最大的生产企业，产能10万吨/年。

PBT与PET都是典型的聚酯类高分子，二者的结构有一半是相同，不同的地方在前者是以1，4-丁二醇为另一半的单体，后者则为乙二醇。由于PBT树脂的－CH2－链增长， 使得分子链易于挠曲，所以玻璃化转移温度比PET低，结晶速度增快，很容易成型加工。由于PBT具有耐热性、耐候性、耐药品性、电气特性住、吸水性小、光泽良好，已广泛应用于改性工程塑料、抽丝、光缆等领域，现分类介绍如下：

一、PBT改性工程塑料

PBT作为工程塑料是一种综合性能优良的新型工程塑料，机械性能和电性能优异、耐化学腐蚀、易成型、低吸湿，在电子电气、汽车和机械制造领域获得了广泛的应用。

1、汽车领域

PBT工程塑料在汽车上的具体应用有烟灰缸、供油系统零件、 2 刹车系统组件，加速器及离合器踏板、吸入空气格栅，空气过滤器外壳、摩托车外板、头灯反射器、风挡雨刷柄、风挡雨刷支承、头灯框、安全带组件、熔丝盒、后视镜外壳、扰流板、探险杠、门手柄、门锁包裹物、化油器组件、点火系统电子组件及火花塞端子板等。例如火花塞端子板选用30％玻纤增强PBT，因它的热变形温度高；头灯框架运用30％玻纤增强PBT，因它有高热变形温度，与玻璃金属有良好的粘结性，抗弯强度高等；摩托主外侧板选用弹性体改性的PBT，因它有良好的外观、耐化学药品及低温韧性；后视镜外壳选用弹性体或玻纤增强PBT，因它要求高的动态强度、耐气候性及冲击性；加速器踏板选用玻纤增强PBT．因它要求高刚度反动态强度；前后保险杠选用弹性体改性PBT，因它要求通过低温和撞击试验开经受在线涂装和140～155度的烘烤干燥；风挡雨刷支承选用玻纤增强PBT，因它具有动态强度和刚度，耐气候性，产品的公差范围小而要求尺寸稳定性；风挡雨刷柄选用玻纤增强PBT，具有高刚度、耐气候及耐化学药品的特点；车门把手选用热塑性塑料双注玻纤增强PBT，具有耐气候、化学药品及高的刚度的特点；点火系统选用玻纤增强PBT，因它要求耐应力开裂（装有金属嵌件）、尺寸稳定及电绝缘性好。

丙烯酸树脂的合成及应用

以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及苯乙烯（St)等乙烯基单体为主要原料合成的共聚物称为丙烯酸酯树脂（简称AR）。该类树脂具有色浅、保色、保光、耐候、耐腐蚀和耐污染等特点,已广泛应用于汽车、飞机、机械电子、家具、建筑、皮革、木材、造纸、印染、工业塑料及日用品涂饰等领域。其主要类型有溶剂型AR、水性AR、高固体组分AR和粉末型AR等。

通过选用不同的树脂结构、不同的配方、生产工艺及溶剂组成，可合成不同类型、不同性能和不同应用领域的丙烯酸树脂，丙烯酸树脂根据结构和成膜机理的差异又可分为热塑性丙烯酸树脂和热固性丙烯酸树脂。热塑性丙烯酸树脂在成膜过程中不发生进一步交联，因此它的相对分子量较大，具有良好的保光保色性、耐水耐化学性、干燥快、施工方便，易于施工重涂和返工,制备铝粉漆时铝粉的白度、定位性好。热塑性丙烯酸树脂在汽车、电器、机械、建筑等领域应用广泛.

热固性丙烯酸树脂是指在树脂结构中带有一定的官能团，在制漆时通过加入的氨

基树脂、环氧树脂、聚氨酯等树脂中的官能团反应形成网状结构，热固性树脂一般相对分子量较低。热固性丙烯酸涂料有优异的丰满度、光泽、硬度、耐溶剂性、耐侯性、在高温烘烤时不变色、不返黄。最重要的应用是和氨基树脂配合制成氨基-丙烯酸烤漆，目前在汽车、摩托车、自行车、卷钢等产品上应用十分广泛.

1．水溶性丙烯酸树脂

随着人类对环境及健康的日益重视，水性涂料已获得了愈来愈广泛的应用。国内工业涂料的水性化水平和工业发达国家相比存在着很大差距。水性涂料面临的主要难题是在成本可接受的前提下如何提高产品的性能，使之达到与溶剂型漆相同或接近的水平，并进一步降低VOCs的排放量。水性涂料代表着低污染涂料发展的主要方向.为了不断改善其性能，扩大其应用范围,近半个世纪以来国内外对水性涂料进行了大量的研究.

水性丙烯酸酯树脂涂料在近几十年内得以迅速发展，除了它具有水性涂料的优缺点外，还与丙烯酸酯单体的结构有密切的关系。丙烯酸酯类单体中具有的碳碳不饱和双键经聚合反应生成丙烯酸树脂，该树脂的主链为碳-碳链，有很高的光、热和化学稳定性。因此由丙烯酸酯树脂制备的涂料具有很好的耐候性、耐污性、耐化学药品等性能.甲基丙烯酸酯与丙烯酸酯类单体不同的是甲基丙烯酸酯在位置有甲基是典型的非对称结构,它参与共聚可以使共聚物的分子出现极性,从而提高涂膜的物理机械性能，所以甲基丙烯酸酯聚合物比丙烯酸酯聚合物更硬,耐光老化性更好。水性丙烯酸酯树脂除了以上跟单体结构相关的特点外,它还具有防腐、耐水、成膜性好、保色性佳、施工性能良好、使用安全等优点。水性丙烯酸酯树脂的优点是其得以迅速发展的主要因素，但它也具有自身不可消除的缺点，主要表现在树脂成膜干燥后,热粘冷脆、抗回粘性差、耐热性不佳、耐水性等。因此水性丙烯酸酯树脂的应用领域也相应受到限制。

丙烯酸领域4个方向的分析积累突破

一、丙烯酸树脂的介绍应用

丙烯酸树脂

丙烯酸树脂，广泛应用于胶粘剂、涂料、油墨及助剂领域，常用作胶粘剂的粘接主体、涂料的成膜树脂，也可作为油墨的连结料，还可作为各种高分子助剂使用（如流平剂、增稠剂等）。

丙烯酸树脂的性能与单体种类与含量有着密不可分的联系，溶剂型丙烯酸体系中引发剂、丙烯酸乳液中乳化剂的种类对丙烯酸树脂的性能影响也不可小觑。另外，为提高丙烯酸树脂的硬度等性能，往往需要外加固化剂，如氨基树脂。

二、丙烯酸树脂的积累突破

微谱技术胶涂油事业部为了更准确有效解析丙烯酸体系，在丙烯酸酯单体定性定量（常见丙烯酸酯类均聚物的谱图库建设、自交联丙烯酸树脂的解交联方法、丙烯酸酯类功能/交联单体检出限）、丙烯酸乳液中乳化剂的定性分析、溶剂型丙烯酸体系中引发剂的逆向分析、固化剂-氨基树脂种类的鉴别等4个方面进行了积累与突破。

PART01

丙烯酸酯单体定性定量

PART02

2

2 丙烯酸乳液中乳化剂的定性分析

PART03

溶剂型丙烯酸体系中引发剂的逆向分析

PART04

固化剂-氨基树脂种类的鉴别

三、丙烯酸酯单体定性定量

1 常见丙烯酸酯类均聚物的谱图库建设

我们建立18种常见丙烯酸酯类均聚物的FTIR、1H NMR、Py-GCMS标准谱图库。FTIR谱图库（图2）中不同单体的FTIR特征出峰，为各类单体定性奠定基础；1H NMR谱图库（图3）的建设与总结，为丙烯酸树脂中共聚单体的定量提供了充分的数据支撑；此外，通过Py-GCMS谱图库向我们展示了常见丙烯酸酯类单体的离子峰、裂解片段、流出时间（表1），保证了各类单体定性结果的准确、快速、有效性，同时还向我们提供了各类丙酸酯类单体的裂解规律、同类型单体的裂解率差异，扩充了丙烯酸树脂中共聚单体定量方法。

图2 部分丙烯酸酯均聚物的FTIR谱图

通过FTIR红外分析可知，由（1）、（2）可知甲基丙烯酸酯与丙烯酸酯的区别在于甲基丙烯酸酯出现1380cm-1吸收峰；由（1）、（3）、（4）可知丙烯酸烷基酯，随烷基链不同，700-900cm-1处吸收峰具有较大差异（如图2（9）所示）。